CN120513406A - 用于减少光泄漏的包括宾主液晶层的渐变折射率液晶透镜系统 - Google Patents

Abstract

透镜系统可以包括透镜以及与该透镜重叠的减漏元件。该透镜可以包括驱动电极阵列、公共电极以及设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间的透镜液晶层。该减漏元件可以包括宾主液晶层，该宾主液晶层具有在液晶溶液中的染料分子。显示设备可以包括具有多个发光元件的显示屏以及接收从该显示屏发射的光的透镜系统。还公开了各种其它设备、系统和方法。

Description

用于减少光泄漏的包括宾主液晶层的渐变折射率液晶透镜 系统

技术领域

本公开涉及适用于人工现实设备的透镜、人工现实设备以及制造人工现实设备的方法。

背景技术

人工现实设备(例如，虚拟现实头戴式设备(headset))可以用于模拟和/或再现各种虚拟环境和远程环境。例如，可以在头戴式设备内部的电子显示器上显示立体图像来模拟景深错觉，并且可以使用头部追踪传感器来估计用户正在观看虚拟环境的哪部分。然而，由于现有的头戴式设备通常无法正确渲染或以其它方式补偿辐辏调节冲突，这种模拟可能会使用户视觉疲劳和不适。增强现实头戴式设备和混合现实头戴式设备可以显示与真实世界图像重叠的虚拟图像。为了创建舒适的观看体验，由这种头戴式设备生成的虚拟图像在观看过程期间通常实时地显示在适合真实世界图像的人眼调节的距离处。

辐辏调节冲突是人工现实系统(包括虚拟现实系统、增强现实系统和混合现实系统)中普遍存在的问题。“调节”是调整眼睛晶状体的焦距的过程。在调节期间，随着对象与眼睛的距离变化，眼睛的光学部分会进行调整，以使对象保持聚焦在视网膜上。“辐辏”是指双眼同时沿相反方向移动或转动，以获得或保持双眼视觉，并且与眼睛的调节有关。在正常情况下，当人的眼睛看到的新对象的距离与他们一直在看的对象的距离不同时，眼睛会(通过改变眼睛的形状)自动地改变焦点，以提供新对象的新距离或辐辏距离处的调节。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种透镜系统，该透镜系统包括透镜和减漏元件，该透镜包括驱动电极阵列、公共电极以及透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(guest-hostliquid crystal，GHLC)层，该GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

在一些实施例中，该减漏元件被配置成阻挡穿过该透镜的一部分光波。

在一些实施例中，被该减漏元件阻挡的该一部分光波包括在沿着该透镜的特定波前未对准的方向上散射的光波。

在一些实施例中，该GHLC层中的染料分子包括二向色性染料分子(dichroic dyemolecule)。

在一些实施例中，该GHLC层中的染料分子的取向对应于该液晶溶液中的液晶分子的取向。

在一些实施例中，该减漏元件包括一对配向层，其中该GHLC层设置在该对配向层之间。

在一些实施例中，该减漏元件包括至少两个阻光部分；并且这些染料分子在该至少两个阻光部分内沿不同方向定向。

在一些实施例中，该至少两个阻光部分包括：第一阻光部分，该第一阻光部分被配置成主要阻挡非常光线(E-光线)；以及第二阻光部分，该第二阻光部分被配置成主要阻挡寻常光线(O-光线)。

在一些实施例中，该至少两个阻光部分包括：第一阻光部分，在该第一阻光部分中，这些染料分子的第一部分被定向成它们的长分子轴大致平行于该减漏元件的配向表面延伸；以及第二阻光部分，在该第二阻光部分中，这些染料分子的第二部分被定向成它们的长分子轴倾斜于或大致垂直于该减漏元件的该配向表面延伸。

在一些实施例中，该减漏元件包括邻接该GHLC层的配向层；并且该配向层的表面包括与第一阻光部分重叠的第一配向区域以及与第二阻光部分重叠的第二配向区域。

在一些实施例中，该第一配向区域和该第二配向区域被配置成将邻接的液晶分子定向在不同方向上。

在一些实施例中，该减漏元件包括至少一个GHLC电极，该至少一个GHLC电极用于在该GHLC层内定向液晶分子；并且该至少两个阻光部分包括被该至少一个GHLC驱动电极重叠的第一阻光部分以及不被该至少一个GHLC驱动电极重叠的第二阻光部分。

在一些实施例中，该第一阻光部分内的液晶的取向基于施加到该至少一个GHLC驱动电极的电压而变化。

在一些实施例中，该透镜包括同心地布置在该透镜的中心与外围之间的多个菲涅耳重置部分(Fresnel reset section)。

在一些实施例中，该减漏元件包括一组第一阻光部分，该组第一阻光部分与相邻的菲涅耳重置部分之间的过渡区域重叠。

在一些实施例中，该减漏元件包括一组第二阻光部分，该组第二阻光部分中的每个第二阻光部分设置在相邻的第一阻光部分之间。

在一些实施例中，该第二组阻光部分与这些菲涅耳重置部分的大部分重叠。

根据本公开的另一方面，提供了一种显示设备，该显示设备包括显示屏和透镜系统，该显示屏具有多个发光元件，该透镜系统接收从该显示屏发射的光，该透镜系统包括透镜和减漏元件，该透镜包括驱动电极阵列、公共电极以及透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，该GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

根据本公开的又一方面，提供了一种方法，该方法包括：提供透镜，该透镜包括驱动电极阵列、公共电极和透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间；以及设置减漏元件，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，该GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

在一些实施例中，该减漏元件包括邻接该GHLC层的配向层，并且该配向层的表面包括第一配向区域和第二配向区域。

应理解的是，本文中描述为适合于结合到本公开的一个或多个方面或实施例中的任何特征旨在在本公开的任何和所有方面和实施例具有普遍性。根据本公开的说明书、权利要求书和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其它方面。上述总体描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，并不对权利要求进行限制。

附图说明

附图示出了许多示例性实施例，并且是说明书的一部分。这些附图与下面的描述一起展示并且解释了本公开的各种原理。

图1A示出了根据一些实施例的真实世界中辐辏与调节之间的关系。

图1B示出了根据一些实施例的三维(three-dimensional，3D)显示屏中辐辏与调节之间的冲突。

图2A是根据一些实施例的示例头戴式显示器的立体图。

图2B是根据一些实施例的图2A所示的头戴式显示器的前部刚性体的剖面图。

图3是根据一些实施例的折射通过示例渐变折射率液晶(gradient-index liquidcrystal，GRIN LC)透镜的光的示意图。

图4是示出根据一些实施例的示例GRIN LC透镜的结构的剖面图。

图5是示出根据一些实施例的用于获得期望的液相轮廓的、光程差与电压的关系曲线的曲线图。

图6A示出了根据一些实施例的示例GRIN LC透镜。

图6B示出了根据一些实施例的具有两个菲涅耳重置区域的示例GRIN LC透镜。

图7A是示出根据一些实施例的示例GRIN LC透镜的理想抛物线相位轮廓的曲线图。

图7B是示出根据一些实施例的具有五个菲涅耳重置的示例GRIN LC透镜的二维(2-dimensional，2D)相位图的曲线图。

图8示出了根据一些实施例的示例GRIN LC透镜，该GRIN LC透镜包括用于生成如图7B所示的五个菲涅耳重置的五个菲涅耳重置部分。

图9A是示出根据一些实施例的示例大直径GRIN LC透镜的理想抛物线相位轮廓的曲线图。

图9B是示出根据一些实施例的具有28个菲涅耳重置的示例大直径GRIN LC透镜的2D相位图的曲线图。

图10A示出了根据一些实施例的包括电极阵列和多条总线的示例GRIN LC系统。

图10B示出了根据一些实施例的图10A中所示的GRIN LC系统的一部分的特写视图。

图11示出了根据一些实施例的示例GRIN LC透镜的光散射区域和菲涅耳重置。

图12示出了根据一些实施例的GRIN LC系统的示例减漏元件。

图13A示出了根据一些实施例的示例透镜系统的一部分，该部分包括GRIN LC透镜和减漏元件的第一阻光部分。

图13B示出了根据一些实施例的图13A的示例透镜系统的一部分，该部分包括减漏元件的第二阻光部分。

图14A示出了根据一些实施例的减漏元件的第一阻光部分。

图14B示出了根据一些实施例的图14A所示的减漏元件的第二阻光部分。

图15A示出了根据一些实施例的减漏元件的阻光部分处于第一状态。

图15B示出了根据一些实施例的图15A所示的阻光部分处于第二状态。

图16是根据一些实施例的用于制造GRIN LC系统的示例性方法的流程图。

图17是可以结合本公开的实施例使用的示例性变焦系统的图示。

图18是可以结合本公开的实施例使用的示例性增强现实眼镜的图示。

图19是可以结合本公开的实施例使用的示例性虚拟现实头戴式设备的图示。

在所有附图中，相同的附图标记和描述表示类似但不一定相同的元件。虽然本文描述的示例性实施例容许具有各种修改和替换形式，但是已经在附图中以示例的方式示出了具体实施例，并且将在本文中详细描述这些具体实施例。然而，本文所描述的示例性实施例并不旨在受限于所公开的特定形式。而是，本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

人工现实设备(例如，虚拟现实头戴式设备)可以用于模拟和/或再现各种虚拟环境和远程环境。例如，可以在头戴式设备内部的电子显示器上显示立体图像来模拟景深错觉，并且可以使用头部追踪传感器来估计用户正在观看虚拟环境的哪部分。然而，由于现有的头戴式设备通常无法正确渲染或以其它方式补偿辐辏调节冲突，这种模拟可能会使用户视觉疲劳和不适。增强现实头戴式设备和混合现实头戴式设备可以显示与真实世界图像重叠的虚拟图像。为了创建舒适的观看体验，由这种头戴式设备生成的虚拟图像在观看过程期间通常实时地显示在适合真实世界图像的人眼调节的距离处。

辐辏调节冲突是人工现实系统(包括虚拟现实系统、增强现实系统和混合现实系统)中普遍存在的问题。“调节”是调整眼睛晶状体的焦距的过程。在调节期间，随着对象与眼睛的距离变化，眼睛的光学部分会进行调整，以使对象保持聚焦在视网膜上。“辐辏”是指双眼同时沿相反方向移动或转动，以获得或保持双眼视觉，并且与眼睛的调节有关。在正常情况下，当人的眼睛看到的新对象的距离与他们一直在看的对象的距离不同时，眼睛会(通过改变眼睛的形状)自动地改变焦点，以提供新对象的新距离或辐辏距离处的调节。

根据各种实施例，所公开的显示设备可以包括渐变折射率液晶(GRIN LC)透镜，该渐变折射率液晶透镜利用液晶取向的变化以类似于传统透镜的方式折射光。如本文所公开的，GRIN LC透镜可以包括电极阵列，该电极阵列提供施加到透镜的液晶层的电压的多种变化，其中，这些变化产生从透镜的中心向外的一个或多个电压梯度。施加到液晶层的电压可以选择性地改变，从而产生与有源显示条件和/或用户眼睛取向相对应的不同的透镜焦度(lens power)。因此，如本文所公开的，GRIN LC透镜可以通过促使用户的眼睛在与显示设备所显示的虚拟对象的辐辏位置一致的对焦距离(focal distance)处聚焦来解决辐辏调节冲突。此外，由于透镜屈光度并非完全由GRIN LC透镜的表面形状决定，因此与传统透镜相比，所公开的GRIN LC透镜的厚度可以显著减小。

各种设备中可能是期望存在具有大直径的GRIN LC透镜，以提供足够的通光孔径。然而，随着透镜直径增加，必要的透镜厚度和所需的电压降也可能增加。此外，在这种较大直径透镜中，所需的重置时间可能过长。为了生产较大直径的透镜，可以在透镜架构中包括菲涅耳重置。菲涅耳重置可以允许具有足够快的响应时间的GRIN LC透镜更薄。然而，菲涅耳重置部分之间的过渡区域可能会使光在不希望的方向上衍射和散射，导致观察者可察觉的令人不悦的图像伪影和/或失真。虽然可以使用深色掩蔽层遮挡过渡区域处的散射光，但是这种掩蔽层可能对观看者可见，从而干扰观看者的观看体验。

根据本文公开的实施例，透镜系统可以包括GRIN LC透镜和与GRIN LC透镜重叠的减漏元件。减漏元件可以包括具有分散在液晶溶液中的染料分子的宾主液晶(GHLC)层。染料分子可以基于GHLC层中附近液晶分子的取向来定向。在一些示例中，减漏元件的第一阻光部分中的染料分子可以被定向成阻挡从例如菲涅耳重置区之间的过渡区域散射的光。第一阻光部分可以与GRIN LC透镜的过渡区域重叠。在各种示例中，减漏元件还可以包括位于这些第一阻光部分之间的第二阻光部分。第二阻光部分中的染料分子的取向可以不同于第一阻光部分中的染料分子的取向，使得第二阻光部分充当偏振滤光器。更特别地，第二阻光部分中的染料分子可以定向在一个或多个选定的方向上，以主要允许具有特定偏振态的光通过，同时阻挡其它偏振态的光。第一阻光部分和第二阻光部分中的每一者中的液晶和染料分子的取向可以由邻接GHLC层的配向层和/或由与GHLC层重叠的电极产生的电场来引导。

如本文所公开的，减漏元件可以消除使用深色掩蔽层来阻挡不期望的光散射的需要。因此，与利用掩蔽层的透镜相比，可以改善具有菲涅耳重置的GRIN LC透镜的光学特性，从而减少光散射并且提高清晰度。在所公开的透镜系统中可以不存在可见的线条(例如，深色掩蔽层上明显可见的线条)，而所公开的透镜系统允许光穿过第一阻光区域和第二阻光区域中的每一者。如本文所述，减漏元件的厚度可以相对较薄，并且在一些示例中，还可以用作偏振层。因此，本文描述的透镜系统可以具有最小的空间需求，使得这些透镜系统适合用于各种显示系统(包括各种头戴式显示系统)。

来自本文描述的多个实施例中的任何实施例的特征可以根据本文描述的一般原理相互结合地使用。在结合附图和权利要求阅读下文的详细描述后，这些和其它实施例、特征和优点将被更充分地理解。

下面将参考图1至图19提供对GRIN LC透镜和系统的详细描述。与图1至图17相关联的论述涉及各种示例GRIN LC透镜和系统的架构、操作和制造。与图18和图19相关联的论述涉及示例性虚拟现实设备和增强现实设备，该示例性虚拟现实设备和增强现实设备可以包括如本文公开的GRIN LC透镜。

图1A示出了示意图100A，该示意图示出了人眼如何在真实世界中体验辐辏和调节的示例。如图1A所示，用户正在观看真实对象104，使得用户的眼睛102趋近于真实对象104，并且用户的眼睛102的视线在真实对象104处相交。随着真实对象104移动得更接近用户的眼睛102(如箭头106所指示的)，每个眼睛102向内转动(即，会聚)，以保持趋近于真实对象104。随着真实对象104变得更近，用户的眼睛102通过改变其形状以减小焦度(power)或焦距来针对更近的距离进行调节。眼睛102需要聚焦以创建清晰的视网膜图像的距离是调节距离。因此，在真实世界中的正常状态下，辐辏距离(dv)等于调节距离(da)。

图1B示出了示意图100B，该示意图示出了传统三维显示器可能发生的辐辏与调节之间的示例冲突。如图1B所示，用户正在观看显示在一个或多个电子屏幕108上的虚拟对象110。用户的眼睛102趋向于虚拟对象110(用户的眼睛102的视线被示出为在虚拟对象110处相交)。然而，与一个或多个电子屏幕108相比，虚拟对象110位于距用户的眼睛102更远的距离处。随着虚拟对象110被渲染在一个或多个电子屏幕108上以看起来更接近用户，每只眼睛102再次向内转动以保持趋向于虚拟对象110，但是每只眼睛102的焦度或焦距不会相应地改变。由此，用户的眼睛可能不会以结合图1A所示出和描述的方式进行调节。因此，替代改变焦度或焦距以适应与虚拟对象110相关联的更远的辐辏距离dv，每只眼睛102保持与一个或多个电子屏幕108相关联的更近的调节距离da处的调节。因此，辐辏距离dv可能不等于人眼对于在2维电子屏幕上显示的对象的调节距离da。辐辏距离dv与调节距离da之间的这种差异通常被称为“辐辏调节冲突”。在使用期间，关于虚拟对象，用户仅感觉到辐辏或调节，而不是同时感觉到辐辏和调节，用户可能不期望地感觉到眼睛疲劳和不适。

如本文使用的，“光学串联”可以指多个光学元件的相对定位，使得用于多个光学元件中的每个光学元件的光在由该多个光学元件中的另一个光学元件传输之前通过该光学元件传输。对于本文描述的实施例，光学元件可以在光学串联中以各种布置排列，而无需考虑特定顺序。例如，光学元件A放置在光学元件B之前或光学元件B放置在光学元件A之前均可以彼此光学串联。光学串联可以表示具有独特光学性质的多个光学元件的组合，当这些光学元件串联放置时，这些光学性质彼此复合。

如本文所使用的，对于给定的厚度，“透明的”或“光学透明的”材料或元件在可见光光谱内可以具有的透射率为至少约70％，例如约70％、80％、90％、95％、97％、98％、99％或99.5％(包括任何前述值之间的范围)，以及具有小于约10％的体雾度(bulk haze)，例如约0.5％、1％、2％、4％、6％或8％(包括任何前述值之间的范围)的体雾度。根据一些实施例，“全透明的”材料或元件(a)在可见光光谱内可以具有的透射率(即，光学透射比)为至少约90％，例如约90％、95％、97％、98％、99％或99.5％(包括任何前述数值之间的范围)；(b)具有小于约5％的体雾度，例如约0.1％、0.25％、0.5％、1％、2％或4％(包括任何前述数值之间的范围)的体雾度；(c)具有小于约30％的反射率，例如约1％、2％、5％、10％、15％、20％或25％(包括上述任何值之间的范围)的反射率；以及(d)具有至少70％的光学清晰度，例如约70％、80％、90％、95％、97％、98％、99％或99.5％(包括上述任何值之间的范围)的光学清晰度。透明的材料和全透明的材料通常将呈现出非常低的光吸收和最小的光学散射。在一些实施例中，“透明”可以指内部透明，即，排除菲涅耳反射。

如本文所使用的，术语“雾度”和“清晰度”可以指与光透射通过材料相关的光学现象，并且可以归因于例如光由于第二相(secondary phases)或孔隙率和/或从材料的一个或多个表面的光反射而在材料内的折射。如本领域技术人员将理解的是，雾度可以与经历广角散射(即，与法线的夹角大于2.5°)的光量和相应的透射对比度的损失相关联，而清晰度可以与经历窄角散射(即，与法线的夹角小于2.5°)的光量和随之而来的光学清晰度或“透视质量”的损失相关联。

例如，“反射型”或“光学反射型”材料或元件在可见光光谱内可以具有的透射率小于约2％，例如小于2％、1％、0.5％、0.2％或0.1％(包括上述任何值之间的范围)。

如本文所使用的，在某些实施例中，关于特定数值或值范围的术语“约”可以指并且包括所陈述的值以及在所陈述的值的10％内的所有值。因此，举例来说，在某些实施例中，将数值“50”称为“约50”可以包括等于50±5的值，即，在45到55范围内的值。

图2A示出了根据一些实施例的示例头戴式显示器(head-mounted display，HMD)200。如图2A所示，HMD 200可以包括前部刚性体222和带224。前部刚性体222可以包括电子显示器的一个或多个电子显示元件、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)226、一个或多个位置传感器228和定位器230。在图2A所示的示例中，位置传感器228可以位于IMU 226内，并且对于设备外部的用户来说，IMU 226和位置传感器228可能都不可见。例如，HMD 200可以用作虚拟现实设备、增强现实设备和/或混合现实设备。在一些示例中，当HMD 200用作增强现实设备或混合现实设备时，HMD 200的多个部分及其内部部件可以至少部分透明。

图2B是图2A中所示的HMD 200的示例性实施例的剖面图。如图2B所示，前部刚性体222可以包括电子显示器208、变焦模块(varifocal block)232，并且在一些示例中，该前部刚性体可以包括眼动追踪系统236。电子显示器208可以向正穿戴HMD 200的用户显示图像(即，虚拟场景)。在一些实施例中，电子显示器208可以包括一个或多个波导显示器的叠置体，该叠置体包括但不限于堆叠的波导显示器。

变焦模块232可以包括光学串联的一个或多个变焦结构。变焦结构是被配置成根据来自变焦系统的指令动态调整其焦点的光学设备。在一些示例中，变焦模块232可以包括如本文公开的GRIN LC透镜(例如，参见图3至图12)。电子显示器208和变焦模块232一起向出射光瞳234提供图像光。眼动追踪系统236可以包括例如一个或多个源和一个或多个摄像头，该一个或多个源照射用户的一只眼睛或双眼，该一个或多个摄像头采集用户的一只眼睛的图像或双眼的图像。眼动追踪系统236可以检测虚拟场景中的、用户的眼睛202当前正在观看的对象的位置。出射光瞳234可以是用户的眼睛202所在的、前部刚性体222的位置。出于说明的目的，图2B示出了前部刚性体222的与单只眼睛202相关联的剖面，但是变焦模块232的另一部分或与变焦模块232分开的另一个变焦模块可以向用户的另一只眼睛提供改变后的图像光。

图3示出了根据一些实施例的折射通过示例GRIN LC透镜340的光的示意图300。液晶取向在位于GRIN LC透镜340内的中心位置与外围位置的各液晶分子之间可以根据期望变化。例如，液晶分子可以选择性地取向，以使入射光重新定向，从而提供期望程度的光焦度。图3中的GRIN LC透镜340包括液晶层342，该液晶层包括液晶分子344的溶液。如所示出的，液晶分子344可以从液晶层342的中心区域到横向外围区域在取向上选择性地变化。例如，位于液晶层342的中心区域处的液晶分子344可以被定向成与邻接液晶层342的表面(例如，参见图4所示的配向层466A和466B)基本上水平。从中心向外外围式地行进，液晶分子344的间距可以逐渐改变，其中，液晶分子344呈现出越来越倾斜的斜度。

液晶分子344在液晶层342的每个区域中的取向可以通过例如逐渐地改变施加到相应的区域处的液晶层342的电压来取向。例如，施加到液晶层342的外围区域的电压可以高于或低于施加到液晶层342的中心区域的电压，其中，中心区域与外围区域之间的电压从中心区域到外围区域逐渐地增加或减小。虽然图3所示的示例中示出了棒状的液晶分子，但是具有任何合适形状的、任何合适的液晶分子可以被包括在液晶层342中。例如，液晶层342可以附加地或替代地包括盘状(即，碟状)、碗状(即，圆锥形)、弯曲芯形和/或任何其它合适类型的液晶分子。

图3示出了液晶取向的变化可以改变穿过液晶层342的光束的路径的方式。在所示的示例中，入射光束可以折射通过液晶层342的各个区域，使得它们聚焦在公共焦点F1处。在一些实施例中，液晶层342中的液晶分子344可以被定向成相反地向外折射光，以提供发散透镜效应(lensing)。在图3示出的示例中，入射光346可以沿着入射波前350接近GRIN LC透镜340的入射侧表面343，使得入射光346以近似垂直于入射侧表面343的角度进入GRINLC透镜340。如以下参考图4更详细地描述的，液晶层342的外侧表面可以包括透明表面(例如，由玻璃、聚合物、蓝宝石、硅基材料等形成的表面)，这些透明表面可以是未涂覆的或涂覆的(例如，具有抗反射膜)。

入射光346可以穿过液晶层342，在该液晶层处，光被液晶分子344折射。液晶层342的不同区域中的液晶分子344可以以不同的角度取向，以在每个区域内以相应不同的角度折射光。例如，如图3所示，液晶分子344关于邻接表面(例如，如图4所示的取向表面)的倾斜度可以从液晶层342的中心区域朝向外围按梯度变化。具有较高倾斜度的液晶分子344可以比具有较低倾斜度的液晶分子344更大程度地折射入射光，如由液晶波前352所表示的，液晶波前具有与液晶分子344在不同位置处的不同倾斜相对应的不同取向。因此，液晶分子344可以按间距取向，将不同区域中的光引向公共焦点。从GRIN LC透镜340的出射侧表面345发射的出射光348的射束在图3中示出。不同区域处的出射光348可以沿着相应的出射波前354被引导，使得出射光348的射束会聚在示例性焦点F1处。

在一些示例中，可以将不同的电压分布施加到液晶层342，以根据需要改变GRINLC透镜340的光学特性。例如，可以通过GRIN LC透镜340的电极阵列选择性地施加电压，以使液晶分子344重新取向，从而改变焦点F1的位置和GRIN LC透镜340的光焦度。在至少一个实施例中，液晶分子344还可以选择性地取向以在GRIN LC透镜340中产生负屈光度，从而以类似于凹透镜的方式向外传播入射光。在该示例中，负焦度可以通过使液晶层342的不同区域内的液晶分子344取向来实现，以将光从中心区域向外朝向外围、向外折射到越来越大的程度。

图4是示出根据一些实施例的示例GRIN LC透镜440的结构的剖面图。这幅图中示出的GRIN LC透镜440和/或其部分的尺寸不一定是按比例的。如所示出的，GRIN LC透镜440可以包括界定GRIN LC透镜440的相对的外表面的一对透镜衬底456A和456B。透镜衬底456A和/或456B可以由一个或多个刚性的、透明的材料(例如，玻璃、蓝宝石、聚合物和/或硅基(例如，SiO₂)材料)形成。透镜衬底456A和456B在可见光波段(即，约380nm到约750nm)可以基本上是透明的。在某些实施例中，透镜衬底456A和/或456B也可以在一些红外(infrared，IR)波段或全部红外波段(即，约750nm至约1mm)中是透明的。透镜衬底456A和456B的表面可以是未涂覆的或涂覆的(例如，具有抗反射膜、偏振膜等)。GRIN LC透镜440可以具有从透镜衬底456A到透镜衬底456B测量的透镜厚度t₁。

如图4所示，驱动电极458的阵列可以设置在第一透镜衬底456A上。如所示出的，相邻的驱动电极458可以通过中间间隙G₁彼此分开。间隙G₁可以各自在多个驱动电极458之间具有任何合适的宽度，该宽度例如为从约0.5μm到约4μm(例如，约0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm或4.0μm)的宽度。如以下更详细地描述的，相邻的驱动电极458可以通过共享驱动区域内的连接电阻器彼此电耦接(例如，参见图6A和图6B)。多个驱动电极458可以被布置为与GRIN LC透镜440的液晶层442重叠的驱动电极阵列。

总线462可以电耦接到多个驱动电极458中的至少一个驱动电极，以向驱动电极458提供所选择的电压。例如，总线462可以通过在总线462与驱动电极458之间直接延伸的过孔互连件(via interconnect)463电耦接到所示出的驱动电极458。其它驱动电极458处的电压可以不同于由总线462施加的电压，这是由于例如将其它驱动电极连接到与总线462耦接的驱动电极458的电极间电阻器上的电压降低而使得的。施加到每个驱动电极458的电压可以被可控制地改变，以产生穿过液晶层442的光的期望的透镜效应。在各种示例中，GRIN LC透镜440可以包括多条总线，该多条总线各自电耦接到不同的电极，以提供分开的多个驱动区域和/或多个菲涅耳重置区域，如以下更详细地论述的。此外，可以使用特定驱动区域内的多条总线和/或菲涅耳重置以将不同的电压施加到分开的多个驱动电极458，从而在多个驱动电极458之间提供一个或多个电压梯度。

根据至少一个实施例，绝缘层460可以设置在驱动电极458和总线462上方。绝缘层460还可以围绕总线462的未直接耦接到驱动电极458的部分，使得绝缘层460的一部分设置在总线462与其它驱动电极458之间。在一些示例中，绝缘层460的一部分还可以设置在相邻的驱动电极458之间界定的间隙G₁中。绝缘层460可以包括一个或多个介电层，该一个或多个介电层可以包括化学计量的或非化学计量的氧化物、氟化物、氟氧化物、氮化物、氮氧化物、硫化物、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Cr₂O₃、AlF₃、MgFS₂、NdF₃、LaF₃、YF₃、CeF₃、YbF₃、Si₃N₄、ZnS和/或ZnSe。

绝缘层460上可以设置有包括多个浮置电极464的浮置电极阵列，使得绝缘层460设置在驱动电极458/总线462与浮置电极464之间。如图4所示，浮置电极464可以被阵列化，以与多个驱动电极458之间的间隙G₁重叠。浮置电极464可以电容耦合到驱动电极458，而不是通过到驱动电极458的欧姆连接而被直接驱动。在一些示例中，浮置电极464可以被配置成覆盖相邻的驱动电极458中的每个驱动电极的面积的一部分(例如，不超过每个相邻驱动电极458的约一半)。在一些示例中，浮置电极464可以被配置成与每个相邻驱动电极458的大部分(例如，约一半或更少)面积重叠。浮置电极464可以通过减少由于相邻驱动电极458之间界定的间隙G₁引起的光散射来解决GRIN LC透镜440中的图像劣化。

第一配向层466A可以形成在浮置电极464和绝缘层460的暴露在相邻浮置电极464之间的间隙区域中的部分的上方。第一配向层466A可以接触液晶层442，并且可以使液晶层442内的液晶分子适当取向。第一配向层466A可以包括适合于使液晶分子以期望的方式取向的任何材料和表面纹理。例如，第一配向层466A可以由在面向液晶层442的表面上摩擦的聚酰亚胺(polyimide，PI)材料形成。在至少一个示例中，第一配向层466A可以由具有如下表面的PI层形成：该表面通过紫外(ultraviolet，UV)光的照射被修改以促进PI材料的固化或部分固化。在UV照射之后，第一配向层466A的表面可以在所选的方向(例如，水平地、圆形地等)上机械地摩擦，以提供基本上一致的表面结构，从而产生液晶层442中液晶分子的可预测的表面取向。第一配向层466A中可以包括任何其它合适的材料或材料的组合，这些材料包括例如聚合物(例如，全氟聚醚膜)、金属氧化物和/或碳纳米管。

GRIN LC透镜440还可以包括面向第一配向层466A的第二配向层466B。在一些实施例中，第二配向层466B可以以与第一配向层466A相同或类似的方式形成，并且可以包括相同或相似的材料(例如，PI)。附加地或替代地，第二配向层466B可以包括使用任何合适的技术形成的任何其它合适的材料，这些技术提供了被配置成与第一配向层466A结合使液晶层442内的液晶分子充分地取向的表面。

液晶层442可以设置在第一配向层466A与第二配向层466B之间，如图4所示。此外，衬垫(gasket)469可以设置在第一配向层466A与第二配向层466B之间，并且可以至少部分地围绕液晶层442的外围。在一些示例中，衬垫469可以包括间隔件，以保持第一配向层466A与第二配向层466B之间的所选择的间隔(即，LC盒间隔)，使得液晶层442具有适合于正确运行的盒厚度，如本文所述。根据需要，第一配向层466A与第二配向层466B之间可以包括附加的间隔件，以保持各层之间的间隔一致。衬垫469可以提供液晶层442周围的边缘密封，并且可以包括任何合适的粘合剂和/或密封剂以防止外围处的泄漏。

在各种实施例中，GRIN LC透镜440可以附加地包括至少一个公共电极468，该至少一个公共电极设置在第二配向层466B与第二透镜衬底456B之间。在一个示例中，公共电极468可以形成为与所有或基本上所有的液晶层442、驱动电极458和浮置电极464重叠的单一层。在某些示例中，GRIN LC透镜440可以包括共同覆盖或基本上覆盖液晶层442的多个公共电极468。当将所选择的电压施加到公共电极468和驱动电极458时，公共电极468与驱动电极458和/或浮置电极464之间可以产生电场。在各种示例中，公共电极468可以保持处于单个所选择的电压，并且与驱动电极458和/或浮置电极464相结合，可以使一定范围的电压差能够选择性地施加到液晶层442的多个区域。因此，驱动电极458可以与公共电极468相结合，产生使液晶层442中的液晶分子重新取向的可变电场，以产生期望的透镜相位轮廓。

驱动电极458、浮置电极464、公共电极468和总线462可以包括一种或多种导电材料，该一种或多种导电材料例如为半导体(例如，掺杂半导体)、金属、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、氢化石墨烯、其它石墨烯衍生物、碳黑、透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO，例如，氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，IGZO)等)、导电聚合物(例如，PEDOT)和/或其它导电材料。在一些实施例中，电极可以包括金属，该金属例如为镍、铝、金、银、铂、钯、钽、锡、铜、铟、镓、锌及它们的合金等。另一些示例透明导电氧化物包括但不限于，掺杂铝的氧化锌、掺杂氟的氧化锡、掺杂铟的氧化镉、氧化铟锌、氧化铟锌锡、氧化铟镓锡、氧化铟镓锌、氧化铟镓锌锡、钒酸锶、铌酸锶、钼酸锶和钼酸钙。在一些示例中，电极和/或总线可以各自包括任何合适的透明导电材料(例如，透明导电氧化物、石墨烯等)的一个或多个层、一个或多个栅格、一个或多个纳米线等。驱动电极458、浮置电极464、公共电极468和/或总线462可以具有至少约50％的光学透射率(例如，约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％、约97％、约98％、约99％或约99.5％，包括上述任何值之间的范围)。

如本文所公开的，用于GRIN LC透镜的电极图案可以被配置成在运行时产生期望的透镜轮廓。例如，可以利用建模来确定和/或优化各种设计参数(例如，电极的形状、驱动电极的数量、菲涅耳重置区域的数量、耦接相邻电极的电阻器的类型和/或用于产生足够的透镜形状和提供足够范围的透镜焦度的总线的数量)，同时最小化穿戴者可能感知到的视觉像差和响应时间的延迟。

如本文使用的，“指向矢(director)”可以指在液晶块(bulk)或其所选择的区域中的所有液晶分子的长分子轴的平均方向上取向的轴线。单个液晶分子可能或多或少地与该方向轴线对准。因此，液晶分子(例如，棒状液晶分子)可以大致被定向成使得它们的转动惯量粗略地沿着指向矢对准。

图5是示出了光程差(optical path difference，OPD)与电压的关系曲线的曲线图，该曲线图可以用于指向矢建模，以优化如本文公开的GRIN LC透镜的某些设计参数。在一些实施例中，可以使用液晶弛豫法来数值计算平衡时的指向矢配置。在该方法中，对于给定的一组边界条件和外部场，可以通过最小化自由能来确定指向矢配置的计算。然后，可以利用这种计算来获得期望的相位轮廓。

GRIN LC透镜设计可以包括具有基本相同面积的同心环形电极(例如，参见图6A和图6B)，以产生抛物线相位轮廓或其它合适的非球面相位轮廓(例如，椭圆、双曲线等)。在这种电极几何形状下，当相邻电极之间的相位差近似相同时，可以获得抛物线相位。如果相位与所施加的电压成比例，则电极上的电压的线性变化(即，任何两个电极之间的电压差近似相同)将产生抛物线相位轮廓。为了在若干电极上施加线性电压降，可以使用环间电阻器。电极之间的电阻器可以用作电压分压器。如果相位与电压的关系曲线是大致线性的，那么驱动透镜仅需要两个互连件。然而，利用附加的电阻互连件来提供弯曲的相位轮廓，多于三个的互连件就能够实现抛物线相位轮廓。

在各种实施例中，如本文所公开的，液晶材料的光程差(OPD)与电压的关系曲线502的斜率可以不保持恒定，而是可能在对应于较低电压值的区域处变得基本上更陡峭。在至少一个示例中，可以通过将曲线502分为多个不同的线性部分来解决OPD与电压的关系曲线502的非线性，其中，这些不同的线性部分一起可以以对所产生的GRIN LC透镜的可感知光学特性影响很小或没有影响的方式更好地接近曲线502的轮廓。如图5所示，曲线502被分成多个线性部分LS1至LS7(为了便于说明，多个方框围绕曲线502的相关部分)。当在相邻的驱动电极之间使用具有近似相同值的电阻器时，根据各种实施例，每个区域中的电压可以经由与图5所示的线性段LS1至LS7的端点处的可编程电压源的连接来可靠地限定。

虽然所示出的示例中示出了七个线性部分，但是曲线502可以被分为任何其它合适数量的线性部分。线性部分的数量可以确定驱动GRIN LC透镜所需的互连件和总线的数量。在图5所示的示例中，各自被供应不同电压的八条总线B1至B8用于获得线性部分LS1至LS7处的线性电压降。总线B1至B8被示出在曲线502上的与将分别施加到总线B1至B8中的每条总线的电压值对应的位置处。每个线性部分在直接耦接到较高电压总线的驱动电极与直接耦接到较低电压总线的驱动电极之间具有线性电压降。将直接耦接到这些总线的多个驱动电极之间的相邻驱动电极分开的电阻器可以保持相邻驱动电极之间的电压降一致。

图6A示出了根据一些实施例的包括驱动电极阵列670的GRIN LC透镜640。所示出的驱动电极阵列670可以表示出于说明目的而呈现的简化的图案化阵列，并且各种示例性电极阵列可以包括更多数量的驱动电极和总线。如所示出的，驱动电极阵列670包括多个驱动电极658，该多个驱动电极被布置为围绕中央圆形的驱动电极658(1)的同心环。多个驱动电极658中的每个驱动电极所覆盖的面积(即，与相应液晶层重叠的面积)可以近似相同。因此，从中央的驱动电极658(1)向外，驱动电极658(这些驱动电极中的大多数驱动电极具有沿着弧形路径(例如，圆形路径)的环形轮廓)的宽度可以随着电极周长的增大而减小。如所示出的，驱动电极阵列670可以具有圆形形状，该驱动电极阵列被配置成与具有近似相同形状和尺寸的圆形形状的液体透镜层重叠。然而，在一些实施例中，驱动电极阵列670和GRINLC透镜640可以具有任何其它合适的轮廓形状，该轮廓形状包括非圆形形状。

如图6A所示，相邻的驱动电极658由环形的间隙区域672(参见图4中的间隙G₁)分开。间隙区域672可以具有例如从约0.5μm到约5μm的宽度。此外，单独的电阻器674可以连接每对相邻的驱动电极658。当将不同的电压经由各总线施加到多个驱动电极658中的两个或更多个驱动电极时，这些电阻器674可以使各个驱动电极658保持处于不同的电压。在一些示例中，连续的电阻器(consecutive resistors)674可以位于沿着驱动电极阵列670的不同的角度位置。例如，相邻的电阻器674可以按从约1°到约10°或更大的角度距离分开。

在图6A的示例中，示出了三条示例总线BL1、BL2和BL3。总线BL1、BL2和BL3各自电耦接(即，直接耦接、连接或以其它方式电附接)到不同的驱动电极658。在所示出的示例中，总线BL1电耦接到最中心的驱动电极658(1)，并且总线BL3电耦接到位于更外围位置的驱动电极658(3)。总线BL2电耦接到设置在驱动电极658(1)与658(3)之间(即，驱动电极阵列670的中心与外围之间)的驱动电极658(2)。多个驱动电极658可以与设置在重叠的液晶层的相对一侧的一条或多条公共线(例如，如图4所示，参见设置在液晶层442的与驱动电极458相对的一侧的公共电极468)结合而产生变化的电场。驱动电极658与重叠的一个或多个公共电极之间产生的电场可以产生液晶层中液晶分子的所选择的取向。在一些实施例中，可以将一个或多个公共电极保持处于特定的电压值，并且液晶取向的变化可以对应于重叠的驱动电极658的不同电压。

在至少一个示例中，可以通过总线BL1将第一电压施加到驱动电极658(1)，并且可以通过总线BL3将更低的电压或更高的电压施加到驱动电极658(3)。可以通过总线BL2将具有位于总线BL1与BL3之间的值的电压施加到驱动电极658(2)。在一些示例中，多个驱动电极658的电压可以在多对总线之间线性地或基本上线性地减小或增大(例如，参见图5所示的多对总线B1至B8之间的线性部分LS1至LS7)。这可以通过例如在每对相邻驱动电极658之间提供具有基本上相同值的电阻器674来实现。因此，位于两条总线之间(例如，总线BL1与BL2之间和/或总线BL2与BL3之间)的相邻驱动电极658之间的电压降可以相对一致。

在至少一个实施例中，相邻驱动电极658之间和/或相邻总线之间的电压降的量或电压增的量可以基本上恒定。因为驱动电极658的径向宽度从驱动电极阵列670的中心向外逐渐减小，所以电压变化同样可以以径向向外逐渐变小的间隔发生。驱动电极658之间的径向间隔的减小可以使得液晶取向沿着GRIN LC透镜径向向外发生逐渐增大的变化，从而将所选择的透镜曲率(例如，球面曲率)应用于穿过GRIN LC透镜的光。例如，在一个实施例中，总线BL1可以向最中心的驱动电极658(1)施加约4V，并且总线BL3可以向最外层的驱动电极658(3)施加约0V。在该示例中，总线BL2可以将约2V施加到驱动电极658(2)，该驱动电极设置在驱动电极658(1)与658(3)之间的位置。驱动电极658(2)可以定位为使得位于驱动电极658(1)与658(2)之间的驱动电极658的数量与位于驱动电极658(2)与658(3)之间的驱动电极658的数量相同或几乎相同。在各种示例中，可以使用任何其它合适的数量、分布和/或配置的驱动电极658。

在一些实施例中，不同对总线之间的电压降可以具有不同的斜率，以在GRIN LC透镜中产生期望的透镜轮廓。可以将任何合适的组合的电压值施加到总线BL1至BL3，以在重叠的液晶层中产生所选择的电场梯度。例如，总线BL2与BL3之间的总电压降可以或多或少地比总线BL1与BL2之间的总电压降陡峭。

图6B示出了根据一些实施例的包括驱动电极阵列670的GRIN LC透镜641。所示出的驱动电极阵列670可以表示出于说明目的而呈现的简化的阵列和菲涅耳布局，并且各种示例性电极阵列可以包括更多数量的驱动电极、总线和/或菲涅耳重置部分。如所示出的，驱动电极阵列670包括布置为同心环的多个驱动电极658。如所示出的，驱动电极阵列670可以具有圆形形状，该驱动电极阵列被配置成与具有近似相同形状和尺寸的圆形形状的液体透镜层重叠。然而，在一些实施例中，驱动电极阵列670和GRIN LC透镜641可以具有任何其它合适的轮廓形状，该轮廓形状包括非圆形形状。

驱动电极阵列670可以分为多个菲涅耳重置部分。在图6B所示的示例中，驱动电极阵列670分为第一菲涅耳重置部分FS1和第二菲涅耳重置部分FS2。菲涅耳重置部分FS1和FS2可以用于在GRIN LC透镜641的相位轮廓中生成菲涅耳重置，如以下更详细地论述的。相邻驱动电极658可以由环形的间隙区域672分开，并且各电阻器674可以连接菲涅耳重置部分FS1和FS2中的每个菲涅耳重置部分内的相邻驱动电极658对。菲涅耳重置部分FS1与FS2之间可以界定有中间间隙676。与设置在每个菲涅耳重置部分内的相邻驱动电极658之间的间隙区域672不同，菲涅耳重置部分FS1和FS2中的邻近中间间隙676的电极可以不经由跨中间间隙676桥接这些电极的电阻器或其它连接器彼此电连接。因此，第一菲涅耳重置部分FS1和第二菲涅耳重置部分FS2可以在GRIN LC透镜641中的可独立运行的透镜区域中产生不同的电压梯度。

在图6B的实施例中，示出了三条示例总线BL1、BL2和BL3。在第一菲涅耳重置部分FS1和第二菲涅耳重置部分FS2中的每个菲涅耳重置部分中，总线BL1、BL2和BL3各自电耦接(即，直接耦接、连接或电附接)到不同的相应的驱动电极658。在所示出的示例中，总线BL1电耦接到驱动电极658(1A)和658(1B)中的每个驱动电极，总线BL2电耦接到驱动电极658(2A)和658(2B)中的每个驱动电极，并且总线BL3电耦接到分别位于菲涅耳重置部分FS1和FS2中的各个菲涅耳重置部分内的驱动电极658(3A)和658(3B)中的每个驱动电极。在至少一个示例中，可以通过总线BL1将第一电压施加到驱动电极658(1A)和658(1B)，并且可以通过总线BL3将更低的电压或更高的电压施加到驱动电极658(3A)和658(3B)。可以通过总线BL2将具有总线BL1与BL3之间的值的电压施加到驱动电极658(2A)和658(2B)。

驱动电极阵列670可以用于向GRIN LC透镜641提供分离式菲涅耳结构。GRIN LC透镜可以包括任何适当类型的菲涅耳结构，该菲涅耳结构例如为：包括与相邻区域具有半波相位差的区域的菲涅耳波带片透镜；具有分段抛物线相位轮廓的衍射型菲涅耳透镜，其中，区段很小并且可以产生显著的衍射；或者具有分段抛物线轮廓的折射型菲涅耳透镜，其中，区段足够大，使得衍射效应最小化。也可以使用其它结构。

在一些实施例中，驱动电极阵列670可以用在具有分段抛物线轮廓的折射型菲涅耳GRIN LC透镜中，其中，区段足够大，以使得所产生的衍射角小于人眼的角分辨率(即，人眼无法观察到的衍射效应)。这种折射型菲涅耳LC透镜可以被称为分段式相位轮廓(segmented phase profile，SPP)LC透镜。

对于正的薄透镜，光程差(OPD)可以用麦克劳林(Maclaurin)级数近似为抛物线轮廓，如式(1)所示：

其中，r是透镜半径(即，透镜通光孔径的一半)，f是焦距。LC透镜的OPD与LC材料的盒厚度d和双折射率Δn成比例，如式(2)所示：

OPD＝Δn×d→d∝r² （2）

电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)LC盒的响应时间τ(即材料恢复到其原始状态所需要的时间)与盒厚度d呈二次方关系(τ∝r⁴)，如式(3)所示：

其中，γ和K₂₂分别是LC材料的旋转粘度和展曲弹性常数。如式(1)至式(3)所示，通光孔径尺寸与响应时间之间通常存在权衡关系。因此，设计具有大通光孔径和合理响应时间的GRIN LC透镜在传统上提出了挑战。在所公开的实施例中，通过在抛物线相位轮廓中引入相位重置(即，菲涅耳重置)，可以在不影响响应时间的情况下增大LC透镜的通光孔径尺寸。

图7A示出了具有20mm的透镜直径的±0.375屈光度(D)GRIN LC透镜的示例性目标抛物线相位轮廓，其中，OPD等于35λ。对于双折射率值为0.27的LC材料，该透镜的LC盒的厚度将为约70μm。为了减小LC盒的有效厚度，可以在透镜相位轮廓中引入菲涅耳重置或区段。

图7B示出了具有五个菲涅耳重置FR1至FR5的示例性GRIN LC透镜的相位图，这五个菲涅耳重置一起接近图7A的理想相位轮廓的透镜特性。如所示出的，最中心的菲涅耳重置FR1可以占据围绕GRIN LC透镜的中心的广泛区域。围绕中央的菲涅耳重置FR1的附加菲涅耳重置FR2至FR5可以具有向外外围地朝向透镜外围按顺序减小的厚度。例如，菲涅耳重置FR2可以在径向上比菲涅耳重置FR1更薄。此外，菲涅耳重置FR3可以在径向上比菲涅耳重置FR2更薄，菲涅耳重置FR4可以在径向上比菲涅耳重置FR3更薄，并且菲涅耳重置FR5可以在径向上比菲涅耳重置FR4更薄。菲涅耳重置FR1至FR5中的每个菲涅耳重置的相位轮廓同样可以随着重置厚度的减小而上升。例如，菲涅耳重置FR5可以具有比菲涅耳重置FR4更陡峭的轮廓，菲涅耳重置FR4具有比菲涅耳重置FR3更陡峭的轮廓。菲涅耳重置FR3同样可以具有比菲涅耳重置FR2更陡峭的轮廓，菲涅耳重置FR2具有比中央的菲涅耳重置FR1更陡峭的轮廓。

图8示出了示例性GRIN LC透镜840，该GRIN LC透镜包括多个被称为菲涅耳重置部分的半径增大的同心环形状的区段。如图8所示，GRIN LC透镜840可以具有分别与图7B中绘制的五个菲涅耳重置FR1至FR5对应的五个菲涅耳重置部分FS1至FS5。如图8所示，菲涅耳重置部分FS1可以位于中央，并且菲涅耳重置部分FS2至FS5可以同心地围绕菲涅耳重置部分FS1。例如，菲涅耳重置部分FS2可以圆周地围绕中央的菲涅耳重置部分FS1，菲涅耳重置部分FS3可以圆周地围绕菲涅耳重置部分FS2，菲涅耳重置部分FS4可以圆周地围绕菲涅耳重置部分FS3，最外面的菲涅耳重置部分FS5可以圆周地围绕菲涅耳重置部分FS4。与如图7B所示的菲涅耳重置FR1至FR5的厚度变化相对应，图8同样地示出了菲涅耳重置部分FS1至FS5的径向厚度可以从最中心的菲涅耳重置部分FS1向外逐渐减小。

GRIN LC透镜840的五个菲涅耳重置部分FS1至FS5可以使GRIN LC透镜840的相应LC盒厚度减少了高达五分之一，从而使得LC盒厚度低至约14μm。同样地，所示出的GRIN LC透镜的响应时间可以提高到高达25倍。也就是说，在GRIN LC透镜相位轮廓中引入菲涅耳重置可以使得GRIN LC透镜840的光焦度能够被足够快地调整，以与人眼调节同步(例如，调节可以在约300ms内发生)，从而可以基本上或完全地解决辐辏调节冲突。可以基于菲涅耳结构的特定配置和GRIN LC透镜要求(例如，期望的光焦度、透镜通光孔径、切换时间和/或GRIN LC透镜的图像质量)来确定特定透镜中的菲涅耳重置/区段的数量。

图9A示出了具有比图7A中所示的宽度和调焦范围(focal range)更大的宽度和调焦范围的GRIN LC透镜的示例性目标抛物线相位轮廓。例如，图9A中绘制的GRIN LC透镜的调焦范围为±1.20D，透镜直径为50mm(5cm)，对于约543.5nm的绿色波长，OPD等于约700λ。

图9B示出了具有总共28个菲涅耳重置的示例性GRIN LC透镜的相位图，这28个菲涅耳重置一起接近图9A的理想相位轮廓的透镜特性。可能期望OPD的一个波长内的大量相位步长(即，每个波长的大量相位步长)以产生理想相位轮廓的更准确的表示。28个菲涅耳重置可以能够显著减小LC盒厚度并且改善响应时间。为了配置用于近眼应用的具有可忽略衍射角的GRIN LC透镜，可以选择GRIN LC透镜的菲涅耳重置部分的最小宽度大于1.03mm。重置可以形成在单个GRIN LC层(例如，60μm厚的层)中，或者分布在多个堆叠的GRIN LC层(例如，三个堆叠的20μm厚的层)中。在一些示例中，可以堆叠GRIN LC层以进一步改善整个GRIN LC透镜的响应时间。作为示例，一对光学耦合的GRIN LC透镜层(其中，每一层在其相位轮廓中具有五个重置)可以使所得到的LC盒厚度减小了高达10分之一(5个重置乘以2层)，相应地，响应速度可以提高到约100倍。

图10A和图10B示出了根据各种实施例的GRIN LC系统1000和包括电极阵列和总线的GRIN LC透镜1040。如图10A所示，GRIN LC系统1000包括电耦接到GRIN LC透镜1040的驱动电极的多条总线1062。例如，GRIN LC系统1000可以包括如示出的八条总线1062，其中，八条总线1062中的每条总线设置在关于GRIN LC透镜1040的不同角度位置处。例如，总线1062可以以约45°的规则角间隔彼此均匀地分隔开，其中，每条总线从外围位置朝向GRIN LC透镜1040的中心延伸。因此，多条总线1062的位于GRIN LC透镜1040上的部分可以沿着位于约0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°的角度位置处的径向线延伸。虽然图10A中示出的GRIN LC透镜1040具有基本上圆形的轮廓，但是在各种实施例中，GRIN LC透镜1040可以替代地具有任何其它合适的非圆形形状。总线1062可以在GRIN LC透镜1040与端子1078之间延伸，这些端子可以连接到外部电压源和控制器(例如，参见图13中的虚拟现实引擎1345)，该控制器被配置成向多个端子1078和相应的总线1062施加不同的电压。此外，多个端子1078中的至少一个端子可以经由另一条总线耦接到公共电极(例如，参见图4中的公共电极468)，并且可以将公共电压施加到公共电极。

图10B示出了图10A所示的GRIN LC透镜1040的一部分的特写视图。如所示出的，GRIN LC透镜1040可以包括同心布置的多个驱动电极1058，这些驱动电极由间隙区域1072(例如，参见图4中的间隙G₁；也参见图6A和图6B中的间隙区域672)彼此分开。相邻的驱动电极1058可以通过桥接居间的间隙区域1072的电阻器1074彼此电耦接，以保持多个驱动电极1058之间的所选择的一个或多个电压降。此外，驱动电极1058的一部分的上方可以设置有同心布置的浮置电极1064，以与设置在相邻驱动电极1058之间的间隙区域1072重叠。图10B中示出了总线1062的、耦接到所示出的驱动电极1058中的一个驱动电极的一部分。如所示出的，总线1062通过在总线1062与对应的驱动电极1058之间直接延伸的过孔互连件1063电耦接到驱动电极1058。图10B所示的总线1062可以通过绝缘层(例如，参见图4中的绝缘层460)与其它驱动电极1058分开。

在一些示例中，每条总线1062可以耦接到多个菲涅耳重置部分中的每个菲涅耳重置部分内的对应驱动电极1058(例如，参见图6B中的菲涅耳重置部分FS1和FS2；也参见图8中的菲涅耳重置部分FS1至FS5)。例如，每条总线1062可以从GRIN LC透镜1040的驱动电极阵列的外围朝向GRIN LC透镜1040的中心延伸。因此，在该示例中，每条总线1062可以横跨多个同心菲涅耳重置部分中的每个菲涅耳重置部分。过孔互连件(例如，图10B所示的过孔互连件1063)可以将每条总线1062电耦接到每个相应的菲涅耳重置部分内的相应的驱动电极1058。因此，图10A所示的八条总线1062可以被配置成同时向多个菲涅耳重置部分中的每个菲涅耳重置部分内的相应的驱动电极1058施加电压。

图11示出了具有五个菲涅耳重置的示例性GRIN LC透镜的相位图1141(例如，参见图7B)。此外，图11示出了GRIN LC透镜1140的一部分(即，半圆形部分)的俯视图。为了说明的目的，GRIN LC透镜1140的区域被设定尺寸和位置以与该图中的相位图1141的对应区域重叠。

GRIN LC透镜1140的光散射区域1180在图11中示出。光散射区域1180可以代表GRIN LC透镜1140的如下部分：在这些部分，光被衍射、反射、漫射和/或以其它方式散射到不期望的方向。例如，光可以被GRIN LC透镜1140的部分散射到与沿着GRIN LC透镜1140的一个或多个特定波前未对准的方向上。在位于相邻的菲涅耳重置部分FS1至FS5之间的接合处的过渡区域1181处和/或过渡区域1181附近，光的散射会更严重。在一些示例中，过渡区域1181处的电压可在较高电压与较低电压之间突然且显著地变化。过渡区域1181处的显著电压差异可能导致过渡区域1181处和/或过渡区域1181附近的电场和液晶取向的显著变化，从而在这些位置处产生不期望的光散射。

从GRIN LC透镜1140的过渡区域1181散射的光可能会导致令人不悦的图像失真和/或伪影，用户可能会发现这些图像失真和/或伪影在视觉上是令人不快的。光散射区域1180可以与GRIN LC透镜1140的过渡区域1181重叠，散射光在过渡区域1181处或过渡区域1181附近从GRIN LC透镜1140射出。在一些示例中，光散射区域1180可以包括位于过渡区域1181附近的部分菲涅耳重置部分FS1-FS5。例如，光可能从过渡区域1181散射到相邻区域。如下所述，减漏元件可以阻挡从光散射区域1180散射的光的至少一部分。此外，在一些实施例中，减漏元件的部分可以充当偏振器，从而阻挡来自GRIN LC透镜1140的部分的不以期望方式偏振的光。

图12示出了根据一些实施例的GRIN LC系统的示例减漏元件1282。减漏元件1282可以与GRIN LC透镜(例如，图11所示的GRIN LC透镜1140)重叠。根据各种实施例，减漏元件1282可以具有与对应的GRIN LC透镜的形状基本一致的形状。因此，减漏元件1282可以与GRIN LC透镜重叠，以便部分或基本覆盖GRIN LC透镜的视场(field-of-view，FOV)。减漏元件1282可以以任何合适的方式耦接到GRIN LC透镜。在一些示例中，可以首先生产减漏元件1282，之后将其随后层压到GRIN LC透镜的表面(例如，光出射表面)。减漏元件1282可以包括多个阻光部分，其中这些阻光部分中的每个阻光部分是至少两种类型中的一种。例如，如图12所示，减漏元件1282可以包括与一组第二阻光部分1286交替的一组第一阻光部分1284。

在至少一个示例中，第一阻光部分1284可以被定位成与GRIN LC的光散射区域(例如，图11中GRIN LC 1140的光散射区域1180)重叠。第一阻光部分1284可以被配置成阻挡由GRIN LC在菲涅耳重置部分之间的过渡区域(例如，菲涅耳重置部分FS1至FS5的过渡区域1181，如图11所示)处和/或该过渡区域附近散射的光。

第二阻光部分1286可以设置在这些第一阻光部分1284之间和/或围绕这些第一阻光部分1284，使得第一阻光部分1284和第二阻光部分1286如图12所示同心地布置。在至少一个示例中，第二阻光部分1286可以主要与GRIN LC的对应菲涅耳重置部分(例如，图8中的GRIN LC透镜840和图11中的GRIN LC透镜1140的菲涅耳重置部分FS1至FS5)重叠。第二阻光部分1286可以被配置成例如阻挡未在指定偏振方向偏振的光。

图13A和图13B为示出了示例GRIN LC系统1300的部分的示意图，该GRIN LC系统包括与减漏元件1382重叠的GRIN LC透镜1340。如这些图中所示，穿过GRIN LC透镜1340的入射光1346可以被分成沿不同方向穿过GRIN LC透镜1340的各种光线，使得由入射光1346产生的不同光线从GRIN LC透镜1340出射，并在不同位置进入减漏元件1382。例如，入射在GRIN LC透镜1340的第一表面上的入射光1346的光束可以被分成各种光线，包括寻常光线(O-光线)1347o和非常光线(E-光线)1347e。O-光线1347o和E-光线1347e可以以不同的速度穿过GRIN LC透镜1340，其中O-光线1347o沿着O-光线波前1385o前进，E-光线1347e沿着E-光线波前1385e前进。

在各种示例中，在GRIN LC透镜1340的某些区域，例如菲涅耳重置部分之间的过渡区域(参见例如图11中的过渡区域1181)，光可以被散射到显著的程度。散射光可以在与沿着GRIN LC透镜1340的期望波前未对准的方向上前进。例如，散射光可以在与O-光线波前13850未对准的方向(例如，如图13A所示沿着E-光线波前1385e传播的E-光线1347e的方向)上散射。虽然在图13A和图13B中O-光线1347o被示为沿着基本上垂直于GRIN LC透镜1340的表面的路径，但是O-光线1347o也可以沿着相对于GRIN LC透镜1340的各个表面区域倾斜的路径。例如，GRIN LC透镜1340的菲涅耳区域可以根据选定的透镜焦度和形状来重定向光。此外，来自显示器或其它光源的光可能不会入射到GRIN LC透镜1340的入射表面上。

在一些实施例中，穿过GRIN LC透镜1340的光(例如，E-光线1347e和O-光线1347o)可以入射到减漏元件1382的一部分上，例如第一阻光部分1384或第二阻光部分1386的表面上。穿过第一阻光部分1384的E-光线1347e和O-光线1347o可以分别沿着坡印亭矢量(Poynting vector)S_e和S_o被引导，如图所示。根据至少一个示例，第一阻光部分1384可以被配置成主要阻挡E-光线，第二阻光部分1386可以被配置成主要阻挡O-光线(例如，不具有选定偏振态的O-光线)。

在一些示例中，减漏元件1382可以包括具有液晶分子和散置的染料分子的GHLC层溶液(例如，参见图14A至图15B)。减漏元件1382的各个区域中的液晶分子可以根据结构化表面层(例如，配向层)和/或施加到这些区域的电场而选择性地定向。在各种示例中，第一阻光部分1384中的液晶分子和染料分子可以相对于减漏元件1382和GRIN LC透镜1340的表面成角度。例如，染料分子可以相对于减漏元件1382的光入射和/或光出射表面倾斜地和/或垂直地定向。在一些示例中，第一阻光部分1384中的染料分子可以被定向成它们的长轴沿着图13A所示的位移场向量D_e延伸。

根据一些实施例，图13A示出了GRIN LC系统1300的一部分的剖视图，该部分包括减漏元件1382的第一阻光部分1384。第一阻光部分1384可以被定位和配置成阻挡由GRINLC透镜1340的相邻区域散射的光的至少一部分。在图13A所示的示例中，第一阻光部分1384中的液晶分子和染料分子可以结合示例性波矢量k_e定向，使得E-光线1347e的透射轴大致或基本上垂直于染料分子的位移场矢量D_e(即，E-光线1347e的透射轴和染料分子的长分子轴基本上以0°和90°的方位角定向)。因此，染料分子可以阻挡散射光，例如E-光线1347e和/或以其它不希望的角度散射的光。因为没有被GRIN LC透镜1340散射的光(例如，O-光线1347o)可以穿过第一阻光部分1384，而不会被第一阻光部分1384中的定向染料分子阻挡，所以第一阻光部分1384对于GRIN LC系统1300的观察者来说可以是透明或半透明的。因此，GRIN LC系统1300可以在视觉上更吸引人，并且可以提供比利用深色掩蔽层或其它阻光特征的GRIN LC透镜系统更大的光学清晰度。

图13B示出了GRIN LC系统1300的一部分的截面图，该部分包括减漏元件1382的第二阻光部分1386。第二阻光部分1386可以被定位和配置成阻挡具有不期望的偏振态的光的泄漏和/或来自GRIN LC透镜1340的相邻区域的散射光的泄漏。在图13B所示的示例中，第二阻光部分1386中的液晶分子和染料分子可以结合示例性波矢量k_o定向，使得O-光线1347o的透射轴大致或基本上垂直于染料分子的位移场矢量D_o(即，O-光线1347o的透射轴和染料分子的长分子轴基本上以0°和90°的方位角定向)。图13B所示的位移场矢量D_o基本上正交于纸面。在染料分子根据位移场矢量D_o定向的情况下，第二阻光部分1386可以充当偏振层，从而允许在图13B所示的偏振方向1387上线偏振的光通过，并阻挡未充分偏振的其它光线。在一些示例中，在穿过GRIN LC透镜1340之前沿偏振方向1387被适当偏振的光可能在被散射之后呈现其它偏振态。因此，第二阻光部分1386中的定向染料分子也可以防止散射光和/或其它泄漏光通过。因此，GRIN LC系统1300可以比这样的GRIN LC系统产生更少的视觉干扰：该GRIN LC系统无法提供离开透镜的光的这种选择性偏振。

图14A和图14B示出了包括GHLC层1488的减漏元件1482，该GHLC层具有排列在液晶溶液中的染料分子1492。根据一些实施例，液晶分子1490和染料分子1492可以在有或没有电场的帮助的情况下使用一个或多个配向层来定向。例如，如图14A和图14B所示，液晶分子1490和染料分子1492可以使用一个或多个配向层(例如，第一配向层1489A和第二配向层1489B)定向在选定方向上。在该示例中，可以对配向层进行处理，以在减漏元件1482的各个区域(包括图14A中所示的第一阻光部分1484和图14B中所示的第二阻光部分1486(参见例如图12中的第一阻光部分1284和第二阻光部分1286))中诱发液晶分子1490和染料分子1492的正确配向和取向。图14A和图14B另外示出了入射在减漏元件1482的表面上的入射光1497A和从减漏元件1482的相反表面出射的出射光1497B。

在图14A所示的第一阻光部分1484中，第一配向层1489A可以设置在第一衬底1494A上，第二配向层1489B可以设置在第二衬底1494B上。GHLC层1488可以设置在第一配向层1489A与第二配向层1489B之间，使得第一配向层1489A的表面和第二配向层1489B的表面接触GHLC层1488的液晶溶液。在一些示例中，液晶分子1490和染料分子1492可以被定向成它们的长分子轴大致或基本上垂直于第一配向层1489A的表面部分和/或第二配向层1489B的表面部分延伸。附加地或替代地，液晶分子1490和/或染料分子1492可以被定向成它们的长分子轴相对于第一配向层1489A的表面部分和第二配向层1489B的表面部分成斜角地延伸。在这些取向中，第一阻光部分1484的染料分子1492可以阻挡穿过减漏元件1482的至少一部分散射光(例如，E-光线)，同时允许沿着相邻GRIN LC透镜的特定波前对准的光(例如，O-光线)通过。

在图14B所示的第二阻光部分1486中，液晶分子1490和染料分子1492可以被定向成它们的长分子轴大致或基本上平行于第一配向层1489A的表面部分和第二配向层1489B的表面部分延伸。附加地或替代地，液晶分子1490和/或染料分子1492可以被定向成它们的长分子轴相对于第一配向层1489A的表面部分和第二配向层1489B的表面部分成斜角地延伸。在这些取向中，第二阻光部分1486的染料分子1492可以阻挡穿过减漏元件1482的至少一部分散射光和/或非偏振光，同时允许沿着相邻GRIN LC透镜的特定波前对准的光(例如，偏振的O-光线)通过。

第一配向层1489A和第二配向层1489B可以包括适于以期望的方式配向液晶分子的任何材料和表面纹理。例如，第一配向层1489A和/或第二配向层1489B可以由聚酰亚胺(PI)材料或其它合适的材料形成。此外，第一配向层1489A的表面和第二配向层1489B的表面可以以任何合适的方式改性，以诱发液晶分子1490和染料分子1492在期望的方向上配向。在至少一个示例中，第一配向层1489A和/或第二配向层1489B的至少一部分可以由PI层形成，该PI层具有如下的表面：该表面通过用紫外(UV)光照射进行改性，以促进PI材料的固化或部分固化。在UV照射之后，第一配向层1489A的表面部分和/或第二配向层1489B的表面部分可以在选定方向上(例如，水平地、圆形地等)进行机械摩擦以提供基本一致的表面结构，从而在GHLC层1488中产生液晶分子1490的可预测的表面配向。第一配向层1489A和第二配向层1489B中可以包括任何其它合适的材料或材料组合，包括例如聚合物(例如，全氟聚醚膜)、金属氧化物和/或碳纳米管。

在至少一个实施例中，第一配向层1489A和第二配向层1489B可以在减漏元件1482的第一阻光部分1484和第二阻光部分1486中的每一者内以不同方式进行处理，以在第一阻光部分1484和第二阻光部分1486中的每一者内提供不同的配向特性。例如，第一配向层1489A和第二配向层1489B可以在第一阻光部分1484和第二阻光部分1486中的每一者内沿不同方向摩擦。在一些示例中，在第一配向层1489A和第二配向层1489B的产生过程中，第一配向层1489A和/或第二配向层1489B的表面可以在第一阻光区域1484和第二阻光区域1486中的每一者中沿单一方向摩擦。例如，第一配向层1489A的配向表面和第二配向层1489B的配向表面可以各自沿第一线性方向摩擦。这种线性摩擦可以诱发液晶分子1490和染料分子1492在基本平行于第一配向层1489A的配向表面和第二配向层1489B的配向表面的方向上配向，如图14B所示。随后，可以进一步处理第一阻光区域1484或第二阻光区域1486中的第一配向层1489A和/或第二配向层1489B，以至少部分消除先前在第一线性方向上施加的初始摩擦的影响。例如，第一阻光区域1484中的第一配向层1489A和第二配向层1489B可以经受不同方向(例如，一个或多个圆形和/或径向方向)的摩擦，以提供与第二阻光区域1486中可见的配向特性不同的配向特性。任何其它合适的机械或化学改性(例如，激光和/或化学蚀刻、材料沉积等)可以被施加到第一阻光区域1484中的第一配向层1489A的配向表面和第二配向层1489B的配向表面。

根据各种实施例，GHLC层1488的液晶和染料溶液可以包括例如液晶分子1490、染料分子1492和/或添加剂(例如，聚合物材料、无机材料和/或扭曲剂)。在GHLC层1488的GHLC溶液中，液晶分子1490可以用作主体分子(host molecule)，染料分子1492可以用作客体分子(guest molecule)，这些客体分子由围绕客体分子的主体分子定向。在一些示例中，棒状液晶分子1490(例如，图14A和图14B所示的示例中示出的液晶分子)可以用于GHLC层1488中。附加地或替代地，GHLC层1488可以包括具有任何其它合适形状和特性的任何合适类型的液晶分子，例如盘状(即，碟状)液晶分子、碗形(即，圆锥形)液晶分子和/或弯曲芯形液晶分子。染料分子1492可以包括合适类型的染料或染料组合，例如二向色性染料(例如，棒状二向色性吸收染料)。染料分子1492可以以适于阻挡足够量的散射光和/或泄漏光并提供期望程度的光偏振的浓度而被包括。可用于GHLC层1488的染料的示例包括但不限于偶氮、蒽醌、四嗪、萘酰亚胺、苝、苊醌、苯并噻二唑、偶氮甲碱、靛蓝、硫代靛蓝、花青、薁、喹啉酞酮(quinophthalonic)、酞吡呤(phthaloperine)、三苯并二嗪(triphenodioxazine)、喹喔啉和三嗪染料。

图15A和图15B示出了减漏元件1582，该减漏元件包括GHLC层1588，该GHLC层具有排列在液晶溶液中的染料分子1592。根据一些实施例，如图15A和图15B所示，液晶分子1590和染料分子1592可以使用电场(例如，由第一电极层1599A与第二电极层1599B之间的电压差产生的电场)定向在选定方向上。

在图15A和图15B所示的阻光部分1584中，第一配向层1589A可以与第一电极层1599A重叠，第二配向层1589B可以与第二电极层1599B重叠。根据各种示例，第一配向层1589A和第二配向层1589B可以以选定的预倾角(例如，液晶分子1590在没有电场的情况下呈现的角度取向)来定向液晶分子1590。在一些示例中，第一电极层1599A和第二电极层1599B可以设置在相应的衬底1594A和1594B上。GHLC层1588可以设置在第一配向层1589A与1589B之间，使得第一配向层1589A的表面和1589B的表面接触GHLC层1588的液晶溶液。

在一些示例中，液晶分子1590和染料分子1592可以被定向成(例如，当在第一电极层1599A和第二电极层1599B之间没有施加电压差时，如图15A所示)它们的长分子轴大致或基本上垂直于第一配向层1589A的表面部分和/或第二配向层1589B的表面部分延伸。附加地或替代地，液晶分子1590和/或染料分子1592可以被定向成它们的长分子轴相对于第一配向层1589A的表面部分和/或第二配向层1589B的表面部分成斜角地延伸。在这些取向中，阻光部分1584的染料分子1592可以阻挡穿过减漏元件1582的至少一部分散射光(例如，E-光线)，同时允许沿着相邻GRIN LC透镜的特定波前对准的光(例如，O-光线)通过。

改变第一电极层1599A与第二电极层1599B之间施加的电压差可以改变液晶分子1590和染料分子1592的取向。在图15B所示的阻光部分1584中，液晶分子1590和染料分子1592可以被定向成(例如，当在第一电极层1599A与第二电极层1599B之间施加增加的电压差时，如图15B所示)它们的长分子轴大致或基本平行于第一配向层1589A的表面部分和第二配向层1589B的表面部分延伸。附加地或替代地，液晶分子1590和/或染料分子1592可以被定向成它们的长分子轴相对于第一配向层1589A的表面部分和第二配向层1589B的表面部分成斜角地延伸。在这些取向中，阻光部分1584的染料分子1592可以阻挡穿过减漏元件1582的至少一部分散射光和/或非偏振光，同时允许沿着相邻GRIN LC透镜的特定波前对准的光(例如，偏振的O-光线)通过。

可以向第一电极层1599A和第二电极层1599B施加电压，以在选定时间将液晶分子1590和染料分子1592定向在减漏元件1582的各个区域中的期望方向上。在一些示例中，在使用期间，施加到第一电极层1599A和第二电极层1599B的电压可以保持在相对一致的水平，从而保持指定的液晶取向和染料取向。在一些示例中，第一电极层1599A和第二电极层1599B中的至少一者可以具有与各种阻光部分的限定形状相对应的一个或多个形状，这些阻光部分可以例如具有圆形或环形形状(参见例如图12所示的第一阻光部分1284和第二阻光部分1286)。在一些示例中，电极中的一个(例如，第一电极层1599A)可以充当基本上与减漏元件1582的整个表面重叠的公共电极(例如，第一电极层1599A可以具有与图12所示的减漏元件1282的周边相对应的大致圆形或透镜形状的周边)。包括第二电极层1599B的其它电极部分可以被分成多个驱动电极(即，GHLC驱动电极)，这些驱动电极具有与重叠的第一阻光部分和/或第二阻光部分的形状相匹配的圆形和/或环形形状(参见例如图12中的第一阻光部分1284和第二阻光部分1286)。

在某些实施例中，单独的驱动电极(例如，位于第二电极层1599B处或第二电极层1599B附近的电极)可以由控制器独立地控制，使得电压可以被选择性地施加到每个驱动电极。在至少一个示例中，具有减漏元件1582的显示系统还可以具有眼动追踪系统来检测用户每只眼睛的注视方向。这种眼动追踪系统可以检测用户的眼睛注视方向，并且控制器可以仅向在用户的注视方向处或附近的驱动电极施加电压，从而节省操作减漏元件1582所需的功率。在一些示例中，驱动电极层(例如，第二电极层1599B)可以被进一步划分成像素化栅格形状，该像素化栅格形状具有划分并排列成行和列的多个像素形状的驱动电极。这种布局可以实现显示器的进一步微调以适应用户的偏好，并且动态地适应用户的注视方向。例如，可以激活基于用户的眼睛注视方向确定的位置处或附近的区域中的像素。此外，该区域之外的像素可能不会被激活，直到用户改变他们的注视以聚焦在GRIN LC透镜和显示器的其它区域上。可以附加地或替代地利用任何其它合适的电极布局。

图16为根据本公开的实施例的用于制造GRIN LC系统的示例性方法1600的流程图。如图16所示，在步骤1610处，可以提供透镜，该透镜包括驱动电极阵列、公共电极以及设置在驱动电极阵列与公共电极之间的透镜液晶层。在一些示例中，GRIN LC透镜440可以包括设置在驱动电极阵列的驱动电极458与公共电极468之间的液晶层442(参见图4；也参见图3、图6A、图6B、图10B、图13A和图13B)。

在图16中的步骤1620处，可以设置减漏元件，该减漏元件与透镜重叠，该减漏元件包括GHLC层，该GHLC层具有在液晶溶液中的染料分子。例如，减漏元件1382可以被设置成与GRIN LC透镜1340重叠(参见图13A和图13B；也参见图14A、图14B、图15A和图15B)。减漏元件可以包括GHLC层1488，该GHLC层具有在液晶溶液1490中的染料分子1492(参见图14A和图14B；也参见图13A、图13B、图15A和图15B)。

如本文所述，所公开的显示设备和系统可以包括GRIN LC透镜和重叠的减漏元件，这些减漏元件被定位和配置成有效地阻挡散射光线和非偏振光线。包括在减漏元件中的GHLC层可以被定向成阻挡散射光，包括从菲涅耳重置区域之间的过渡区域散射的光。GHLC层的某些区域也可以被配置成滤除非偏振光(例如，在选定的线性方向上不偏振的光)。GHLC层区域中的液晶分子的取向和染料分子的取向可以由邻接GHLC层的配向层和/或由与GHLC层重叠的电极产生的电场来引导。

所公开的减漏元件可以消除使用深色掩蔽层或其它阻挡层来减少不期望的光散射和/或泄漏的需要。因此，可以改善具有菲涅耳重置的GRIN LC透镜的光学特性，从而减少光散射并增加清晰度。在所公开的透镜系统中可能不存在可见的线条(例如，在深色掩蔽层上可见的可见线条)，而所公开的透镜系统允许光穿过第一阻光区域和第二阻光区域中的每一者。如本文所述，减漏元件的厚度可以相对较薄。因此，包括GRIN透镜和重叠的基于GHLC的减漏层的透镜系统可以比常规的透镜系统薄得多。这样，本文描述的透镜系统可以具有最小的空间需求，使得它们适用于各种显示系统(包括各种头戴式显示系统)。

示例实施例

示例1：一种透镜系统包括：透镜，该透镜具有：驱动电极阵列、公共电极以及透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间。该透镜系统还包括减漏元件，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，该GHLC层具有液晶溶液中的染料分子。

示例2：根据示例1的透镜系统，其中，该减漏元件被配置为阻挡穿过该透镜的一部分光波。

示例3：根据示例2的透镜系统，其中，被该减漏元件阻挡的该一部分光波包括在沿着该透镜的特定波前未对准的方向上散射的光波。

示例4：根据示例1至3中任一示例的透镜系统，其中，该GHLC层中的染料分子包括二向色性染料分子。

示例5：根据示例1至4中任一示例的透镜系统，其中，该GHLC层中的染料分子的取向对应于该液晶溶液中的液晶分子的取向。

示例6：根据示例1至5中任一示例的透镜系统，其中，该减漏元件包括一对配向层，其中，该GHLC层设置在该对配向层之间。

示例7：根据示例1至6中任一示例的透镜系统，其中，该减漏元件包括至少两个阻光部分，并且这些染料分子在该至少两个阻光部分内沿不同方向定向。

示例8：根据示例7的透镜系统，其中，该至少两个阻光部分包括：第一阻光部分，该第一阻光部分被配置为主要阻挡来自该透镜的非常光线(E-光线)；以及第二阻光部分，该第二阻光部分被配置为主要阻挡来自该透镜的寻常光线(O-光线)。

示例9：根据示例7和8中任一示例的透镜系统，其中，该至少两个阻光部分包括：1)第一阻光部分，在该第一阻光部分中，这些染料分子的第一部分被定向成它们的长分子轴大致平行于该减漏元件的配向表面延伸；以及2)第二阻光部分，在该第二阻光部分中，这些染料分子的第二部分被定向成它们的长分子轴倾斜于或大致垂直于该减漏元件的该配向表面延伸。

示例10：根据示例7至9中任一示例的透镜系统，其中，该减漏元件包括邻接该GHLC层的配向层；并且该配向层的表面包括与第一阻光部分重叠的第一配向区域以及与第二阻光部分重叠的第二配向区域。

示例11：根据示例10的透镜系统，其中，该第一配向区域和该第二配向区域被配置成将邻接的液晶分子定向在不同方向上。

示例12：根据示例7至11中任一示例的透镜系统，其中，该减漏元件包括至少一个GHLC电极，该至少一个GHLC电极用于在该GHLC层内定向液晶分子；并且该至少两个阻光部分包括被该至少一个GHLC电极重叠的第一阻光部分以及不被该至少一个GHLC电极重叠的第二阻光部分。

示例13：根据示例12的透镜系统，其中，该第一阻光部分内的液晶的取向基于施加到该至少一个GHLC电极的电压而变化。

示例14：根据示例1至13中任一示例的透镜系统，其中，该透镜包括同心地布置在该透镜的中心与外围之间的多个菲涅耳重置部分。

示例15：根据示例14的透镜系统，其中，该减漏元件包括一组第一阻光部分，该组第一阻光部分与相邻的菲涅耳重置部分之间的过渡区域重叠。

示例16：根据示例15的透镜系统，其中，该减漏元件包括一组第二阻光部分，该组第二阻光部分中的每个第二阻光部分设置在相邻的第一阻光部分之间。

示例17：根据示例16的透镜系统，其中，第二组阻光部分与这些菲涅耳重置部分的大部分重叠。

示例18：一种显示设备包括：显示屏，该显示屏具有多个发光元件；以及透镜系统，该透镜系统接收从该显示屏发射的光。该透镜系统包括：透镜，该透镜具有驱动电极阵列、公共电极以及透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间。该透镜系统还包括减漏元件，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，该GHLC层具有在液晶溶液中的染料分子。

示例19：一种方法包括提供透镜，该透镜具有驱动电极阵列、公共电极以及透镜液晶层，该透镜液晶层设置在该驱动电极阵列与该公共电极之间。该方法还包括设置减漏元件，该减漏元件与该透镜重叠，该减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，该GHLC层具有在液晶溶液中的染料分子。

示例20：根据示例19的方法，其中，该减漏元件包括邻接该GHLC层的配向层。该配向层的表面包括第一配向区域和第二配向区域。

图17示出了包括所公开的实施例的各个方面的示例性变焦系统1700。变焦系统1700可以用于虚拟现实系统、增强现实系统、混合现实系统或它们的某种组合。如图17所示，变焦系统1700可以包括成像设备1710、控制台1720、输入/输出接口1715和头戴式显示器(HMD)1705。尽管图17示出了单个HMD 1705、单个成像设备1710和单个输入/输出接口1715，但是变焦系统1700中可以包括任何合适数量的这些部件/子系统。HMD 1705可以作为虚拟现实HMD、增强现实HMD和/或混合现实HMD。变焦系统1700的各种部件和/或子系统可以在公共设备和/或组件内在物理上分开或组合在一起。例如，成像设备1710、控制台1720、输入/输出接口1715和头戴式显示器(HMD)1705中的两者或更多者可以组合在佩戴在用户头部上的HMD组件内。

HMD 1705可以向用户呈现内容。在一些示例中，HMD 1705可以是以上参考图2A和图2B描述的HMD 200的实施例。示例内容包括图像、视频、音频或它们的某种组合。音频内容可以经由HMD 1705外部的单独的设备(例如，扬声器和/或头戴式耳机)来呈现，该设备接收来自HMD 1705、控制台1720、或HMD和控制台这二者的音频信息。HMD 1705可以包括电子显示器208、具有如本文公开的一个或多个GRIN LC透镜的变焦模块232(例如，参见图3至图14B)以及(以上参考图2B描述的)眼动追踪系统236。此外，HMD 1705可以包括(以上参考图2A描述的)一个或多个定位器230、内部测量单元(inernal measurement unit，IMU)226、辐辏处理模块1730、头部追踪传感器1735和场景渲染模块1740。

眼动追踪系统236可以追踪HMD 1705的用户的眼睛位置和眼睛移动。可以是HMD1705内的眼动追踪系统236的一部分的摄像头或其它光学传感器可以采集用户的一只眼睛的图像信息或双眼的图像信息，眼动追踪系统236可以使用所采集的信息来确定瞳距、眼距(interocular distance)、每只眼睛相对于HMD 1705的三维(three-dimensional，3D)位置(例如，出于失真调节目的)，包括每只眼睛的扭转和转动(即，翻滚、俯仰和偏转)的幅度和注视方向。

在一些实施例中，红外光可以在HMD 1705内发射并且从每只眼睛反射。反射光可以由摄像头接收或检测，并且被分析以从由每只眼睛反射的红外光的变化中提取眼睛转动。眼动追踪系统236可以使用许多用于追踪用户眼睛的方法。因此，眼动追踪系统236可以追踪每只眼睛的多达六自由度(即，3D位置、翻滚、俯仰和偏转)，并且可以将来自用户的双眼的追踪量的至少一个子集组合起来，以估计注视点(即，用户正在观看的虚拟场景中的3D位置或定位)。例如，眼动追踪系统236可以将来自过去的测量结果的信息、识别用户头部的位置的测量结果和描述由电子显示器208呈现的场景的3D信息集成。由此，用户眼睛的位置和取向的信息可以用于确定由HMD 1705呈现的虚拟场景中用户当前正在观看的注视点。

变焦模块232可以通过调整一个或多个变焦结构的焦距来调整其焦距(即，光焦度)。如以上参考图6A至图6C所指出的，基于眼动追踪信息，变焦模块232可以激活与用户的每只眼睛的眼睛位置对应的一个或多个LC透镜，并且通过调整施加到被激活的该一个或多个LC透镜的电极的电压来调整其焦距。变焦模块232可以响应于来自控制台1720的指令来调整其焦距。需要注意的是，变焦结构的变焦调谐速度受到LC透镜的调谐速度的限制。变焦模块232可以停用与用户的每只眼睛的眼睛位置不对应的其它LC透镜，从而降低变焦模块232的功耗。此外，变焦模块232可以确定被激活的一个或多个LC透镜的中心与自适应透镜组件的中心之间的偏移(即，透镜中心偏移)。

辐辏处理模块1730可以基于由眼动追踪系统236确定的注视点或视线的估计交叉点，来确定用户的注视的辐辏距离。辐辏是指双眼同时沿相反方向移动或转动以保持单个双眼视觉，这是由人眼自然地和自动执行的。因此，用户眼睛趋近的位置是用户当前正在观看的位置，并且通常也是用户的眼睛当前聚焦的位置。例如，辐辏处理模块1730可以对凝视线进行三角测量，以估计距用户的、与注视线的交叉点相关联的距离或深度。然后，与注视线的交叉点相关联的深度可以用作调节距离的近似值，该调节距离标识距用户的、用户的眼睛定向的距离。因此，辐辏距离可以允许确定用户的眼睛将会聚焦的位置。

定位器230可以是相对于彼此以及相对于HMD 1705上的特定参考点而位于HMD1705上的特定位置处的对象。定位器230可以是发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、角立方反射器、反射型标记、与HMD 1705运行的环境形成对比的一种类型的光源或它们的某种组合。

IMU 226可以是这样一种电子设备：该电子设备基于接收到的来自多个头部追踪传感器1735中的一个或多个头部追踪传感器的测量信号生成快速校准数据，该一个或多个头部追踪传感器响应于HMD 1705的运动生成一个或多个测量信号。头部追踪传感器1735的示例包括加速度计、陀螺仪、磁力计、适合于检测运动的、校正与IMU 226相关联的误差的其它传感器或它们的某种组合。

基于来自头部追踪传感器1735的测量信号，IMU 226可以生成快速校准数据，该快速校准数据表示HMD 1705的相对于HMD 1705的初始位置的估计位置。例如，头部追踪传感器1735可以包括测量平移运动(前/后、上/下、左/右)的多个加速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏转和翻滚)的多个陀螺仪。例如，IMU 226可以快速地对测量信号进行采样，并且根据所采样的数据计算HMD 1705的估计位置。替代地，IMU 226可以向确定快速校准数据的控制台1720提供采样的测量信号。

IMU 226可以附加地接收来自控制台1720的一个或多个校准参数。如下面进一步论述的，一个或多个校准参数可以用于保持对HMD 1705的追踪。基于所接收的校准参数，IMU 226可以调整多个IMU参数(例如，采样率)中的一个或多个IMU参数。在一些实施例中，某些校准参数可以使得IMU 226更新参考点的初始位置，以对应于参考点的下一个校准位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个校准位置可以有助于减少与确定估计位置相关联的累积误差。累积误差(也称为漂移误差)可以使得参考点的估计位置随时间而“漂移”远离参考点的实际位置。

场景渲染模块1740可以接收来自虚拟现实引擎1745的用于虚拟场景的内容，并且提供用于在电子显示器208上显示的显示内容。场景渲染模块1740可以包括硬件中央处理单元(central processing unit，CPU)、图形处理单元(graphics processing unit，GPU)和/或控制器/微控制器。此外，场景渲染模块1740可以基于来自眼动追踪系统236、辐辏处理模块1730、IMU 226和头部追踪传感器1735的信息来调整内容。场景渲染模块1740可以基于眼动追踪系统236、追踪模块1755、头部追踪传感器1735或IMU 226中的一者或多者，来确定将要在电子显示器208上显示的内容的一部分。例如，场景渲染模块1740可以确定将要显示给观看者的眼睛的虚拟场景或虚拟场景的任何部分。场景渲染模块1740还可以基于变焦模块232的实时配置来动态地调整所显示的内容。此外，基于由变焦模块232提供的所确定的透镜中心偏移的信息，场景渲染模块1740可以确定将要在电子显示器208上显示的虚拟场景的偏移。

成像设备1710可以为HMD 1705提供监测功能，并且可以根据接收到的来自控制台1720的校准参数生成慢速校准数据。慢速校准数据可以包括显示定位器230的观察位置的一幅或多幅图像，这些观察位置能够由成像设备1710检测。成像设备1710可以包括一个或多个摄像头、一个或多个摄影机、能够采集包括一个或多个定位器230的图像的其它设备或它们的某种组合。慢速校准数据可以从成像设备1710传输到控制台1720，并且成像设备1710可以接收来自控制台1720的一个或多个校准参数，以调整一个或多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧率、ISO、传感器温度、快门速度、光圈等)。

输入/输出接口1715可以是允许用户向控制台1720发送动作请求的设备。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以用于启动应用程序或结束应用程序、或在应用程序内执行特定动作。输入/输出接口1715可以包括一个或多个输入设备(例如，键盘、鼠标、游戏控制器或任何其它合适的设备)。由输入/输出接口1715接收的动作请求可以被传输到控制台1720，该控制台执行与所请求的动作相对应的动作。在一些实施例中，输入/输出接口1715可以根据接收的来自控制台1720的指令向用户提供触觉反馈。例如，当动作请求被接收时，可以由输入/输出接口1715提供触觉反馈；或者控制台1720可以将指令传输到输入/输出接口1715，使得输入/输出接口1715在控制台1720执行动作时生成触觉反馈。

控制台1720可以根据接收的来自成像设备1710、HMD 1705或输入/输出接口1715的信息向近眼显示器1705提供内容以用于呈现给用户。在一个实施例中，如图17所示，控制台1720可以包括应用程序库1750、追踪模块1755和虚拟现实引擎1745等。

应用程序库1750可以存储用于供控制台1720执行的一个或多个应用程序。应用程序可以是一组指令，该组指令在由处理器执行时生成用于向用户呈现的内容。由应用程序生成的内容可以响应于经由HMD 1705的移动和/或输入/输出接口1715而从用户接收到的输入。应用程序的示例包括：游戏应用程序、会议应用程序、视频播放应用程序和/或其它合适的应用程序。

追踪模块1755可以使用一个或多个校准参数来校准变焦系统1700，并且可以调整一个或多个校准参数，以减小在确定HMD 1705的位置时的误差。例如，追踪模块1755可以调整成像设备1710的焦点，以获得观察到的定位器230在HMD 1705上的更准确的位置。此外，由追踪模块1755执行的校准也可以考虑接收到的来自IMU 226的信息。此外，当失去了对HMD 1705的追踪(例如，成像设备1710失去了至少阈值数量的定位器230的视线)时，追踪模块1755可以对变焦系统1700的一些部件或全部部件进行重新校准。

此外，追踪模块1755可以使用来自成像设备1710的慢速校准信息来追踪HMD 1705的移动，并且使用来自慢速校准信息的所观察的定位器和HMD 1705的模型，来确定HMD1705上的参考点的位置。追踪模块1755还可以使用来自HMD 1705上的IMU 226的快速校准信息的位置信息来确定HMD 1705上的参考点的位置。此外，追踪模块1755可以使用快速校准信息的一部分、慢速校准信息的一部分或它们的某种组合，来预测提供给虚拟现实引擎1745的HMD 1705的未来位置。

虚拟现实引擎1745可以用作执行变焦系统1700内的应用程序的控制器，并且可以接收来自追踪模块1755的HMD 1705的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或它们的某种组合。基于所接收的信息，虚拟现实引擎1745可以确定要提供给HMD 1705以向用户呈现的内容，例如虚拟场景、要覆盖到真实世界场景上的一个或多个虚拟对象等。在一些实施例中，虚拟现实引擎1745可以保持变焦模块232的聚焦能力信息(focal capabilityinformation)。聚焦能力信息是描述什么对焦距离可用于变焦模块232的信息。聚焦能力信息可以包括例如变焦模块232能够适应的聚焦范围(例如，0至4屈光度)和/或对于映射到特定焦平面的被激活的每个LC透镜的设置的组合。在一些示例中，虚拟现实引擎1745可以通过控制施加到一个或多个GRIN LC透镜的驱动电极和/或公共电极的电压来操作变焦模块232的一个或多个GRIN LC透镜。

虚拟现实引擎1745可以向变焦模块232提供信息，例如调节和/或会聚参数，这些调节和/或会聚参数包括变焦模块232可用的对焦距离。虚拟现实引擎1745可以生成用于变焦模块232的指令，这些指令使得变焦模块232将其对焦距离调整到特定位置。虚拟现实引擎1745可以基于聚焦能力信息以及例如来自辐辏处理模块1730、IMU 226和头部追踪传感器1735的信息生成指令，并且将指令提供给变焦模块232以配置和/或调整自适应透镜组件。虚拟现实引擎1745可以使用来自辐辏处理模块1730、IMU 226和/或头部追踪传感器1735的信息来选择向用户呈现内容的焦平面。此外，虚拟现实引擎1745可以响应于接收到的来自输入/输出接口1715的动作请求，在控制台1720上执行的应用程序内执行动作，并且可以向用户提供该动作被执行的反馈。所提供的反馈可以例如包括经由HMD 1705的视觉和/或听觉反馈和/或经由输入/输出接口1715的触觉反馈。

本公开的实施例可以包括各种类型的人工现实系统或结合各种类型的人工现实系统来实施。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，人工现实可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实(mixed reality)、混合现实(hybridreality)或它们的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全计算机生成的内容或与采集的(例如，真实世界)内容组合的计算机生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，以上中的任何一者可以在单个通道或多个通道(例如，向观看者产生三维(3D)效果的立体视频)中呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其它方式用于人工现实(例如，在人工现实中执行活动)的应用程序、产品、配件、服务或它们的某种组合相关联。

人工现实系统可以以各种不同的形状要素和配置来实施。一些人工现实系统可以被设计为在没有近眼显示器(near-eye display，NED)的情况下工作。其它人工现实系统可以包括也提供对真实世界的可见性的NED(例如，图18中的增强现实系统1800)或使用户在视觉上沉浸在人工现实中的NED(例如，图19中的虚拟现实系统1900)。虽然一些人工现实设备可以是独立式系统，但是其它人工现实设备可以与外部设备通信和/或配合，以向用户提供人工现实体验。这种外部设备的示例包括手持式控制器、移动设备、台式计算机、用户穿戴的设备、一个或多个其他用户穿戴的设备和/或任何其它合适的外部系统。

转到图18，增强现实系统1800可以包括具有框架1810的眼部穿戴设备1802，该框架被配置成将左显示设备1815(A)和右显示设备1815(B)保持在用户眼睛的前方。显示设备1815(A)和1815(B)可以一起或独立地作用以向用户呈现一幅图像或一系列图像。虽然增强现实系统1800包括两个显示器，但是本公开的实施例可以在具有单个NED或多于两个的NED的增强现实系统中实施。

在一些实施例中，增强现实系统1800可以包括一个或多个传感器，例如传感器1840。传感器1840可以响应于增强现实系统1800的运动而生成测量信号，并且可以位于框架1810的基本任何部分上。传感器1840可以表示各种不同的感测机构中的一个或多个，这些感测机构例如为位置传感器、惯性测量单元(IMU)、深度摄像头组件、结构化光发射器和/或检测器、或它们的任意组合。在一些实施例中，增强现实系统1800可以包括或可以不包括传感器1840，或者可以包括多于一个的传感器。在传感器1840包括IMU的实施例中，IMU可以基于来自传感器1840的测量信号生成校准数据。传感器1840的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其它合适类型的传感器、用于IMU的误差校准的传感器、或它们的某种组合。

在一些实施例中，增强现实系统1800还可以包括具有多个声学转换器(transducer)1820(A)至声学转换器1820(J)的传声器阵列，这些声学转换器统称为声学转换器1820。声学转换器1820可以表示检测由声波引起的空气压力变化的转换器。每个声学转换器1820可以被配置成检测声音并且将检测到的声音转换成电子格式(例如，模拟格式或数字格式)。图18中的传声器阵列可以包括例如十个声学转换器：声学转换器1820(A)和声学转换器1820(B)，这些声学转换器可以被设计为放置在用户的相应耳朵的内部；声学转换器1820(C)、声学转换器1820(D)、声学转换器1820(E)、声学转换器1820(F)、声学转换器1820(G)和声学转换器1820(H)，这些声学转换器可以定位于框架1810上的不同位置处；和/或声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J)，这些声学转换器可以定位于相应的颈带1805上。

在一些实施例中，声学转换器1820(A)至1820(J)中的一个或多个声学转换器可以用作输出转换器(例如，扬声器)。例如，声学转换器1820(A)和/或1820(B)可以是耳塞式耳机(earbud)或任何其它合适类型的头戴式耳机或扬声器。

传声器阵列的声学转换器1820的配置可以变化。虽然增强现实系统1800在图18中被示出为具有十个声学转换器1820，但是声学转换器1820的数量可以大于十或小于十。在一些实施例中，使用更多数量的声学转换器1820可以增加收集到的音频信息的量和/或音频信息的灵敏度和准确性。相比之下，使用更少数量的声学转换器1820可以降低相关控制器1850处理所收集的音频信息所需的计算能力。此外，传声器阵列的每个声学转换器1820的位置可以变化。例如，声学转换器1820的位置可以包括用户身上的限定位置、框架1810上的限定坐标、与每个声学转换器1820相关联的取向或它们的某种组合。

声学转换器1820(A)和声学转换器1820(B)可以定位在用户耳朵的不同部分上，例如耳廓(pinna)后面、耳屏后面和/或耳廓(auricle)或耳窝内。或者，除了耳道内部的声学转换器1820之外，耳朵上或耳朵周围还可以有附加的声学转换器1820。使声学转换器1820定位于用户的耳道附近可以使传声器阵列能够收集关于声音如何到达耳道的信息。通过将这些声学转换器1820中的至少两个声学转换器定位在用户头部的两侧上(例如，作为双耳传声器)，增强现实设备1800可以模拟双耳听觉并且采集用户头部周围的3D立体声场。在一些实施例中，声学转换器1820(A)和声学转换器1820(B)可以经由有线连接件1830连接到增强现实系统1800，在其它实施例中，声学转换器1820(A)和声学转换器1820(B)可以经由无线连接件(例如，蓝牙连接)连接到增强现实系统1800。在其它实施例中，声学转换器1820(A)和1820(B)可以根本不与增强现实系统1800结合使用。

框架1810上的声学转换器1820可以以各种不同的方式定位，这些方式包括：沿着镜腿的长度、跨过镜梁、在显示设备1815(A)和1815(B)上方或下方或它们的某种组合。声学转换器1820还可以被定向成使得传声器阵列能够检测穿戴着增强现实系统1800的用户周围的宽方向范围内的声音。在一些实施例中，可以在增强现实系统1800的制造期间执行优化过程，以确定每个声学转换器1820在传声器阵列中的相对定位。

在一些示例中，增强现实系统1800可以包括外部设备(例如，配对设备)或可以连接到该外部设备，该外部设备例如为颈带1805。颈带1805通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，以下对颈带1805的论述也可以应用于各种其它配对设备，例如，充电盒、智能手表、智能手机、腕带、其它可穿戴设备、手持式控制器、平板计算机、便携计算机、其它外部计算设备等。

如所示出的，颈带1805可以经由一个或多个连接器耦接到眼部穿戴设备1802。这些连接器可以是有线的或无线的，并且可以包括电子部件和/或非电子部件(例如，结构部件)。在一些情况下，眼部穿戴设备1802和颈带1805可以在它们之间没有任意有线或无线连接的情况下独立地运行。虽然图18示出了眼部穿戴设备1802的部件和颈带1805的部件位于眼部穿戴设备1802和颈带1805上的示例位置，但是这些部件可以位于眼部穿戴设备1802和/或颈带1805上的其它位置和/或以不同方式分布在该眼部穿戴设备和/或颈带上。在一些实施例中，眼部穿戴设备1802的部件和颈带1805的部件可以位于与眼部穿戴设备1802配对的一个或多个附加的外围设备上、颈带1805上、或它们的某种组合。

将外部设备(例如，颈带1805)与增强现实眼部穿戴设备进行配对可以使眼部穿戴设备能够实现一副眼镜的形状要素，并且仍然为扩展后的能力提供足够的电池电量和计算能力。增强现实系统1800的电池电量、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供，或者在配对设备与眼部穿戴设备之间共享，从而总体上降低眼部穿戴设备的重量、热分布和形状要素，同时仍然保留所期望的功能。例如，颈带1805可以允许将原本包括在眼部穿戴设备上的部件包括在颈带1805中，这是因为用户在其肩部上可以承受比用户在其头部上承受的重量负荷更重的重量负荷。颈带1805还可以具有更大的表面积，利用该更大的表面积，将热扩散和分散到周围环境。由此，颈带1805可以实现比原本在独立式眼部穿戴设备上可能实现的电池电量和计算能力更大的电池电量和计算能力。由于颈带1805中携带的重量比眼部穿戴设备1802中携带的重量对用户的侵害性更小，因此与用户将承受穿戴沉重的独立式眼部穿戴设备相比，用户可以在更长的时间长度内承受穿戴更轻的眼部穿戴设备并且携带或穿戴配对设备，从而使得用户能够更充分地将人工现实环境融入其日常活动中。

颈带1805可以与眼部穿戴设备1802通信耦接和/或通信耦接至多个其它设备。这些其它设备可以为增强现实系统1800提供某些功能(例如，追踪、定位、深度图构建(depthmapping)、处理、存储等)。在图18的实施例中，颈带1805可以包括两个声学转换器(例如，声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J))，这两个声学转换器是传声器阵列的一部分(或者潜在地形成它们自己的传声器子阵列)。颈带1805还可以包括控制器1825和电源1835。

颈带1805的声学转换器1820(I)和1820(J)可以被配置成检测声音并将检测到的声音转换为电子格式(模拟或数字)。在图18的实施例中，声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J)可以定位于颈带1805上，从而增加颈带的声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J)与定位于眼部穿戴设备1802上的其它声学转换器1820之间的距离。在一些情况下，增加传声器阵列中的各声学转换器1820之间的距离可以提高经由传声器阵列执行的波束成形的准确性。例如，如果由声学转换器1820(C)和声学转换器1820(D)检测到声音，并且声学转换器1820(C)与声学转换器1820(D)之间的距离大于例如声学转换器1820(D)与声学转换器1820(E)之间的距离，则所确定的检测到的声音的源位置可以比由声学转换器1820(D)和声学转换器1820(E)检测到声音的情况更准确。

颈带1805的控制器1825可以处理由颈带1805上的传感器和/或增强现实系统1800上的传感器生成的信息。例如，控制器1825可以处理来自传声器阵列的、描述由该传声器阵列检测到的声音的信息。对于每个检测到的声音，控制器1825可以执行波达方向(direction-of-arrival，DOA)估计，以估计检测到的声音从哪个方向到达传声器阵列。当传声器阵列检测到声音时，控制器1825可以用信息填充音频数据集。在增强现实系统1800包括惯性测量单元的实施例中，控制器1825可以根据位于眼部穿戴设备1802上的IMU计算所有惯性和空间计算。连接器可以在增强现实系统1800与颈带1805之间，以及在增强现实系统1800与控制器1825之间传送信息。该信息可以是光学数据形式、电子数据形式、无线数据形式或任何其它可传输的数据形式。将对由增强现实系统1800所生成的信息的处理移动到颈带1805可以减小眼部穿戴设备1802的重量和热量，使得该眼部穿戴设备对用户而言更舒适。

颈带1805中的电源1835可以向眼部穿戴设备1802和/或向颈带1805提供电力。电源1835可以包括但不限于，锂离子电池、锂-聚合物电池、一次性锂电池、碱性电池或任何其它形式的电力存储装置。在一些情况下，电源1835可以是有线电源。在颈带1805上而不是在眼部穿戴设备1802上包括电源1835可以有助于更好地分布电源1835的重量和由电源1835生成的热量。

如所指出的，一些人工现实系统可以用虚拟体验来实质上替代用户对真实世界的感官感知中的一个或多个感官感知，而不是将人工现实与实际现实相混合。这种类型的系统的一个示例是大部分或完全覆盖了用户的视场的头戴式显示系统，例如图19中的虚拟现实系统1900。虚拟现实系统1900可以包括前部刚性体1902和被成形为适配在用户的头部周围的带1904。虚拟现实系统1900还可以包括输出音频转换器1906(A)和1906(B)。此外，虽然在图19中未示出，但是前部刚性体1902可以包括一个或多个电子元件，该一个或多个电子元件包括一个或多个电子显示器、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个追踪发射器或检测器和/或用于创建人工现实体验的任何其它合适的设备或系统。

人工现实系统可以包括各种类型的视觉反馈机制。例如，增强现实系统1800和/或虚拟现实系统1900中的显示设备可以包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、微型LED显示器、有机LED(OLED)显示器、数字光投射(digital light project，DLP)微型显示器、硅基液晶(liquid crystalon silicon，LCoS)微型显示器和/或任何其它合适类型的显示屏。这些人工现实系统可以包括用于双眼的单个显示屏，或者可以为每只眼睛提供一个显示屏，这可以允许针对变焦调整或校正用户的屈光不正(refractiveerror)的附加灵活度。这些人工现实系统中的一些人工现实系统还可以包括光学子系统，这些光学子系统具有一个或多个透镜(例如，凹透镜或凸透镜、菲涅耳透镜、可调节液体透镜等)，用户可以透过该一个或多个透镜观看显示屏。这些光学子系统可以用于各种目的，这些目的包括准直光(例如，使对象显现在比其物理距离更远的距离处)、放大光(例如，使对象显现得比其实际尺寸更大)和/或中继转发光(例如，到达观看者的眼睛)。这些光学子系统可以用于直视型架构(例如，直接对光进行准直但会导致所谓枕形失真的单透镜配置)和/或非直视型架构(例如，为了消除枕形失真而产生所谓桶形失真的多透镜配置)。

除了使用显示屏之外，或者替代使用显示屏，本文描述的多个人工现实系统中的一些人工现实系统可以包括一个或多个投射系统。例如，增强现实系统1800中的显示设备和/或虚拟现实系统1900中的显示设备可以包括将光(使用例如波导)投射到显示设备中的微型LED投射器，例如允许环境光穿过的透明组合器透镜。显示设备可以将投射的光朝向用户的瞳孔折射，并且可以使用户能够同时观看人工现实内容和真实世界这二者。显示设备可以使用各种不同光学部件中的任何一种来实现这一点，这些光学部件包括波导部件(例如，全息波导元件、平面波导元件、衍射型波导元件、偏振波导元件和/或反射型波导元件)、光操纵表面和元件(例如，衍射元件和光栅、反射元件和光栅以及折射元件和光栅)、耦合元件等。人工现实系统还可以被配置有任何其它合适类型或形式的图像投射系统，例如，虚拟视网膜显示器中使用的视网膜投射器。

本文描述的人工现实系统还可以包括各种类型的计算机视觉部件和子系统。例如，增强现实系统1800和/或虚拟现实系统1900可以包括一个或多个光学传感器，例如二维(2D)摄像头或三维(3D)摄像头、结构化光发射器和检测器、飞行时间深度传感器、单光束测距仪或扫描激光测距仪、3D激光雷达(LiDAR)传感器和/或任何其它合适类型或形式的光学传感器。人工现实系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据，从而识别用户的位置、绘制真实世界的地图、向用户提供关于真实世界环境的情景和/或执行各种其它功能。

本文所描述的人工现实系统还可以包括一个或多个输入音频转换器和/或输出音频转换器。输出音频转换器可以包括音圈扬声器、带式扬声器、静电扬声器、压电扬声器、骨传导转换器、软骨传导转换器、耳屏振动转换器和/或任何其它合适类型或形式的音频转换器。类似地，输入音频转换器可以包括电容式传声器、动态传声器、带式传声器和/或任何其它类型或形式的输入传声器。在一些实施例中，单个转换器可以用于音频输入和音频输出这二者。

在一些示例中，本文描述的人工现实系统还可以包括能触知的(即，触觉)反馈系统，这些反馈系统可以结合到头饰、手套、紧身衣、手持式控制器、环境设备(例如，椅子、地板垫等)和/或任意其它类型的设备或系统中。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，这些皮肤反馈包括振动、力、牵拉、质地和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈，例如，运动和顺应性(compliance)。触觉反馈可以使用马达、压电致动器、流体系统和/或各种其它类型的反馈机制来实施。触觉反馈系统可以独立于其它人工现实设备来实施、在其它人工现实设备内实施和/或与其它人工现实设备结合来实施。

通过提供触觉知觉、听觉内容和/或视觉内容，人工现实系统可以在各种情境和环境中创建完整的虚拟体验或增强用户的真实世界体验。例如，人工现实系统可以辅助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户在真实世界中与其他人的交互，或者可以实现与虚拟世界中的其他人的更加沉浸式的交互。人工现实系统也可以用于教育目的(例如，用于学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等中的教学或训练)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)、和/或用于可访问目的(例如，用作助听器、视觉辅助器等)。本文所公开的实施例可以在这些情境和环境中的一个或多个情境和环境中和/或在其它情境和环境中实现或增强用户的人工现实体验。

在一些实施例中，本文描述的系统还可以包括眼动追踪子系统，该眼动追踪子系统被设计为识别和追踪用户的一只眼睛或双眼的各种特性(例如，用户的注视方向)。在一些示例中，短语“眼动追踪”可以指通过其测量、检测、感测、确定和/或监测眼睛的位置、取向和/或移动的过程。所公开的系统可以以各种不同的方式(包括通过使用各种基于光学的眼动追踪技术、基于超声的眼动追踪技术等)来测量眼睛的位置、取向和/或移动。眼动追踪子系统可以以多种不同的方式进行配置，并且可以包括各种不同的眼动追踪硬件部件或其它计算机视觉部件。例如，眼动追踪子系统可以包括各种不同的光学传感器，例如，二维(2D)摄像头或3D摄像头、飞行时间深度传感器、单光束测距仪或扫描激光测距仪、3D LiDAR传感器和/或任何其它合适类型或形式的光学传感器。在该示例中，处理子系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据，以测量、检测、确定和/或以其它方式监测用户的一只眼睛或双眼的位置、取向和/或移动。

如上所述，本文公开的眼动追踪系统或眼动追踪子系统可以以各种方式追踪用户的眼睛位置和/或眼睛移动。在一个示例中，一个或多个光源和/或光学传感器可以采集用户眼睛的图像。然后，眼动追踪子系统可以使用采集的信息来确定用户的每只眼睛的瞳距、眼间距离和/或3D位置(例如，用于失真调节目的)，包括每只眼睛的扭转和转动(即，翻滚、俯仰和偏转)的幅度和/或注视方向。在一个示例中，红外光可以由眼动追踪子系统发射并且从每只眼睛反射。反射光可以由光学传感器接收或检测，并且被分析以从由每只眼睛反射的红外光的变化中提取眼睛转动数据。

眼动追踪子系统可以使用各种不同方法中的任何一种方法来追踪用户的眼睛。例如，光源(例如，红外发光二极管)可以将点图案发射到用户的每只眼睛上。然后，眼动追踪子系统可以(例如，经由耦接到人工现实系统的光学传感器)检测并且分析来自用户的每只眼睛的点图案的反射，以识别用户的每个瞳孔的位置。因此，眼动追踪子系统可以追踪每只眼睛的多达六自由度(即，3D位置、翻滚、俯仰和偏转)，并且可以将来自用户的双眼的追踪量的至少一个子集组合起来，以估计注视点(即，3D位置或用户正在观看的虚拟场景中的位置)和/或IPD。

在某些情况下，当用户的眼睛移动而看向不同方向时，用户的瞳孔与显示器之间的距离可能会改变。瞳孔与显示器之间的距离随着观察方向的改变而变化，这种变化可以被称为“瞳孔游移”，并且由于瞳孔与显示器之间的距离改变时，光聚焦在不同的位置，所以可能导致用户感觉到的失真。因此，测量相对于显示器的不同眼睛位置和瞳孔距离处的失真，并且针对不同的位置和距离生成失真校正，可以通过追踪用户眼睛的3D位置并且在给定时间点应用与用户的每只眼睛的3D位置对应的失真校正，而允许缓解由瞳孔游移引起的失真。因此，知道用户的每只眼睛的3D位置可以允许通过对每个3D眼睛位置应用失真校正来缓解由眼睛的瞳孔与显示器之间的距离的变化引起的失真。此外，如上所述，知道用户的每只眼睛的位置还可以使眼动追踪子系统能够对用户的IPD进行自动调整。

在一些实施例中，显示子系统可以包括各种附加子系统，这些附加子系统可以与本文描述的眼动追踪子系统结合工作。例如，显示子系统可以包括变焦子系统、场景渲染模块和/或辐辏处理模块。变焦子系统可以使左显示元件和右显示元件改变显示设备的对焦距离。在一个实施例中，变焦子系统可以通过移动显示器、光学器件或这两者来物理地改变显示器与光学器件之间的距离，其中，通过该光学器件可以观看显示器。此外，相对于彼此移动或平移两个透镜也可以用来改变显示器的对焦距离。因此，变焦子系统可以包括移动显示器和/或光学器件以改变它们之间的距离的致动器或马达。该变焦子系统可以与显示子系统分开或集成到显示子系统中。变焦子系统还可以集成到本文描述的其致动子系统和/或眼动追踪子系统中或与该致动子系统和/或该眼动追踪子系统分开。

在一个示例中，显示子系统可以包括辐辏处理模块，该辐辏处理模块被配置成基于由眼动追踪子系统确定的注视点和/或注视线的估计交叉点来确定用户的注视的辐辏深度。辐辏可以指双眼沿相反方向同时移动或转动以维持单双眼视觉，这可以由人眼自然地和自动地执行。因此，用户眼睛趋向的位置是用户正在观看的位置，并且通常也是用户眼睛聚焦的位置。例如，辐辏处理模块可以对注视线进行三角测量，以估计距用户的、与注视线相交相关联的距离或深度。然后，与注视线的相交点相关联的深度可以用作调节距离的近似值，该调节距离可以标识距用户的、用户的眼睛定向的距离。因此，辐辏距离可以允许确定用户的眼睛应该聚焦的位置以及距用户眼睛的、眼睛聚焦的深度，从而为虚拟场景的渲染调节提供信息(例如，对象或焦平面)。

辐辏处理模块可以与本文描述的眼动追踪子系统协作，以对显示子系统进行调整，从而考虑用户的辐辏深度。当用户聚焦于远处的事物时，用户的两个瞳孔之间的距离可能比用户聚焦于近处的事物时稍微远一些。眼动追踪子系统可以获得关于用户的辐辏或聚焦深度的信息，并且可以在用户的眼睛聚焦或趋向于近处的事物时将显示子系统调整为靠得更近，并且当用户的眼睛聚焦或趋向于远处的事物时将显示子系统调整为离得更远。

由上述眼动追踪子系统生成的眼动追踪信息还可以用于例如，修改如何呈现不同的计算机生成的图像的各个方面。例如，显示子系统可以被配置成基于由眼动追踪子系统生成的信息来修改如何呈现计算机生成的图像的至少一个方面。例如，可以基于用户的眼睛移动来修改计算机生成的图像，使得如果用户向上看，则计算机生成的图像可以在屏幕上向上移动。类似地，如果用户向一侧看或向下看，则计算机生成的图像可以在屏幕上向一侧移动或向下移动。如果用户的眼睛是闭着的，则计算机生成的图像可以暂停或从显示器移除，并且一旦用户的眼睛再次睁开就恢复。

上述眼动追踪子系统可以以各种方式结合到本文描述的各种人工现实系统中的一个或多个人工现实系统中。例如，一个或多个眼动追踪系统部件可以结合到图18中的增强现实系统1800和/或图19中的虚拟现实系统1900中，以使这些系统能够执行各种眼动追踪任务(包括本文描述的这些眼动追踪操作中的一个或多个眼动追踪操作)。

本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例给出，并且可以根据期望改变。例如，虽然本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序示出或论述，但是这些步骤不一定需要以所示出的或所论述的顺序执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法还可以省略本文描述或示出的多个步骤中的一个或多个步骤，或者包括除了那些公开的步骤之外的附加步骤。

提供了前面的描述，以使本领域的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。该示例性描述并不旨在穷举或局限于所公开的任何精确形式。在不脱离权利要求的范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例在所有方面都应被认为是说明性的，而非限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附的任何权利要求及其等同物。

除非另有说明，否则如说明书和/或权利要求书中使用的术语“连接到”和“耦接到”(及其衍生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其它元件或部件)连接。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一”或“一个”应被解释为表示“……中的至少一个”。最后，为了便于使用，说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“具有”(以及它们的衍生词)与词语“包含”可互换并且具有相同的含义。

Claims (15)

1.一种透镜系统，包括：

透镜，所述透镜包括：

驱动电极阵列；

公共电极；以及

透镜液晶层，所述透镜液晶层设置在所述驱动电极阵列与所述公共电极之间；以及

减漏元件，所述减漏元件与所述透镜重叠，所述减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，所述GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

2.根据权利要求1所述的透镜系统，其中，所述减漏元件被配置成阻挡穿过所述透镜的一部分光波；并且优选地，

其中，被所述减漏元件阻挡的所述一部分光波包括在沿着所述透镜的特定波前未对准的方向上散射的光波。

3.根据权利要求1或2所述的透镜系统，其中，所述GHLC层中的所述染料分子包括二向色性染料分子。

4.根据权利要求1、2或3所述的透镜系统，其中，所述GHLC层中的所述染料分子的取向对应于所述液晶溶液中的液晶分子的取向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的透镜系统，其中，所述减漏元件包括一对配向层，其中，所述GHLC层设置在所述一对配向层之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的透镜系统，其中，

所述减漏元件包括至少两个阻光部分；并且

所述染料分子在所述至少两个阻光部分内沿不同方向定向。

7.根据权利要求6所述的透镜系统，其中，所述至少两个阻光部分包括：

第一阻光部分，所述第一阻光部分被配置成主要阻挡非常光线(E-光线)；以及

第二阻光部分，所述第二阻光部分被配置成主要阻挡寻常光线(O-光线)。

8.根据权利要求6所述的透镜系统，其中，所述至少两个阻光部分包括：

第一阻光部分，在所述第一阻光部分中，所述染料分子的第一部分被定向成它们的长分子轴大致平行于所述减漏元件的配向表面延伸；以及

第二阻光部分，在所述第二阻光部分中，所述染料分子的第二部分被定向成它们的长分子轴倾斜于或大致垂直于所述减漏元件的所述配向表面延伸。

9.根据权利要求6所述的透镜系统，其中，

所述减漏元件包括邻接所述GHLC层的配向层；并且

所述配向层的表面包括与第一阻光部分重叠的第一配向区域以及与第二阻光部分重叠的第二配向区域；并且优选地，

其中，所述第一配向区域和所述第二配向区域被配置成将邻接的液晶分子定向在不同方向上。

10.根据权利要求6所述的透镜系统，其中，

所述减漏元件包括至少一个GHLC电极，所述至少一个GHLC电极用于在所述GHLC层内定向液晶分子；并且

所述至少两个阻光部分包括被所述至少一个GHLC驱动电极重叠的第一阻光部分以及不被所述至少一个GHLC驱动电极重叠的第二阻光部分。

11.根据权利要求10所述的透镜系统，其中，所述第一阻光部分内的液晶的取向基于施加到所述至少一个GHLC驱动电极的电压而变化。

12.根据前述权利要求中任一项所述的透镜系统，其中，所述透镜包括同心地布置在所述透镜的中心与外围之间的多个菲涅耳重置部分；并且优选地，

其中，所述减漏元件包括一组第一阻光部分，所述一组第一阻光部分与相邻的菲涅耳重置部分之间的过渡区域重叠；并且优选地，

其中，所述减漏元件包括一组第二阻光部分，所述一组第二阻光部分中的每个第二阻光部分设置在相邻的第一阻光部分之间；并且优选地，

其中，所述第二组阻光部分与所述菲涅耳重置部分的大部分重叠。

13.一种显示设备，所述显示设备包括：

显示屏，所述显示屏具有多个发光元件；以及

透镜系统，所述透镜系统接收从所述显示屏发射的光，所述透镜系统包括：

透镜，所述透镜包括：

驱动电极阵列；

公共电极；以及

透镜液晶层，所述透镜液晶层设置在所述驱动电极阵列与所述公共电极之间；以及

减漏元件，所述减漏元件与所述透镜重叠，所述减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，所述GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

14.一种方法，所述方法包括：

提供透镜，所述透镜包括：

驱动电极阵列；

公共电极；以及

透镜液晶层，所述透镜液晶层设置在所述驱动电极阵列与所述公共电极之间；以及

设置减漏元件，所述减漏元件与所述透镜重叠，所述减漏元件包括宾主液晶(GHLC)层，所述GHLC层包括液晶溶液中的染料分子。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，

所述减漏元件包括邻接所述GHLC层的配向层；并且

所述配向层的表面包括第一配向区域和第二配向区域。